JP2007278535A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】暖房運転時に、高温風制御により輻射温度を検出して高い吹出し温度を確保する制御を行っていたが、安価な空気調和機に高価な検出器をつけることが困難であった。
【解決手段】暖房運転時に、冷凍サイクル温度として凝縮器温度と室内空気吸込み温度の両者を検出し、室内空気吸込み温度とリモコン設定温度との温度差が所定値より小さく、かつ、凝縮器温度が所定値より低い場合に、圧縮機の運転周波数を所定時間毎に所定割合で増加させるものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、暖房運転時に狙いの吹出し温度を確保するよう制御された空気調和機に関するものである。

従来、この種の空気調和機は、冷房運転や暖房運転の開始時に、冷房能力および暖房能力不足とならないよう、外気温に応じて初期周波数の上限値や下限値を設定することを特徴とするものがあった（例えば、特許文献１参照）。

また、暖房運転時の立ち上がり性能向上および暖房運転時の足元暖房感を向上させるための方策としては、室内機の吹出し口の吹出し面積を狭くして風量を減少させ、同時に圧縮機の運転周波数を上げることにより凝縮温度を高くして吹出し空気温度を上げて、吹出し空気温度と輻射温度に基づいた風量制御を行っていた（例えば、特許文献２参照）。

図５は、特許文献２に記載された空気調和機の制御装置の概略ブロック図である。図５において、５１は足元暖房感を向上することを目的とする高温風制御検出手段で、１１１および１１２は高温風制御信号で、５２は輻射温度検出手段で、１２１は輻射温度信号で、５３は第一吹出形状切替決定手段で、１３１は第一吹出形状信号で、５４は第一風量決定手段で、１４１は第一風量信号で、５５は空気調和機である。

高温風制御検出手段５１では、足元暖房感を向上することを目的とする制御モードか否かを検出し、高温風制御信号１１１および１１２として第一吹出形状切替決定手段５３および第一風量決定手段５４に出力する。

輻射温度検出手段５２では、温風の当たっている床面の輻射温度を検出し、輻射温度信号１２１として第一吹出形状切替決定手段５３に出力する。

第一吹出形状切替決定手段５３では高温風制御検出手段５１からの出力値である高温風制御信号１１１が高温風吹出制御中の時、輻射温度検出手段５２からの出力値である輻射温度信号１２１に基づいて輻射温度の低い時は吹出口の吹出面積を通常吹出口の吹出面積に比べて大幅に狭く、輻射温度の高い時は吹出口の吹出面積を輻射温度が低い時に比べて広く決定し第一吹出形状信号１３１として空気調和機５５に出力する。

第一風量決定手段５４では、高温風制御検出手段５１からの出力値である高温風制御信号１１２が高温風制御中の時、吹出口の吹出面積を狭くすることに伴い、通常の風量では吹出風速が大きく上がるため、気流感が増大するため、例えば風量８ｍ^３／ｍｉｎから５ｍ^３／ｍｉｎに少なく決定し、第一風量信号１４１として空気調和機５５に出力する。
特開平８−２１９５３０号公報 特開平９−２９６９５３号公報

しかしながら、前記従来の構成では、次のような課題があった。即ち、従来の構成では輻射温度検出手段により輻射温度を検出する必要があるが、輻射センサ・赤外線センサ・輻射温度計などは高価であり、安価な空気調和機を開発する場合に代用する検出手段が現時点ではない。また、輻射温度のみで吹出形状を決定する方法では、吹出温度が高い場合に吹出形状を広く設定してしまうと空気が浮き上がってしまい、かえって快適性が悪化す
る場合がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、暖房運転時に常時暖かいと感ずる吹出し空気温度を保持することが可能な空気調和機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、冷凍サイクルの空気もしくは配管温度を検出する冷凍サイクル温度検出手段を有し、暖房運転時に、冷凍サイクル温度検出手段により検出された温度に基づいて、圧縮機の運転周波数を変化させることを特徴とするものである。

これによって、暖房運転時に冷凍サイクル温度が低下したら圧縮機の運転周波数を変化させることで、吹出し空気温度の低下を防ぎ、暖房運転時は常時暖かいと感ずる吹出し空気温度を保持する空気調和機を提供することが可能となるものである。

本発明の空気調和機は、暖房運転時に、常時暖かいと感ずる吹出し空気温度を保持する空気調和機を提供することができるため、暖房運転時に吹出し空気温度が寒いとか、ぬるいといった従来の使用者の不満を解消することが可能となる。

第１の発明は、圧縮機と、凝縮器と、絞り器と、蒸発器とを環状に接続して冷凍サイクルを構成した空気調和機において、冷凍サイクルの空気もしくは配管温度を検出する冷凍サイクル温度検出手段を有し、暖房運転時に、冷凍サイクル温度検出手段により検出された温度に基づいて、圧縮機の運転周波数を変化させることにより、吹出し空気温度の低下を防ぎ、暖房運転時は常時暖かいと感ずる吹出し空気温度を保持することができる。

第２の発明は、第１の発明において、暖房運転時に、冷凍サイクル温度として凝縮器温度を検出し、凝縮器温度が所定値より低い場合に、圧縮機の運転周波数を所定時間毎に所定割合で増加させることにより、吹出し空気温度の低下を防ぎ、暖房運転時は常時暖かいと感ずる吹出し空気温度を保持することができる。

第３の発明は、第１の発明において、暖房運転時に、冷凍サイクル温度として凝縮器温度と室内空気吸込み温度の両者を検出し、室内空気吸込み温度とリモコン設定温度との温度差が所定値より小さく、かつ、凝縮器温度が所定値より低い場合に、圧縮機の運転周波数を所定時間毎に所定割合で増加させることにより、よりきめ細かく、吹出し空気温度の低下を防ぎ、暖房運転時は常時暖かいと感ずる吹出し空気温度を保持することができる。

第４の発明は、第２または第３の発明において、凝縮器温度が第一の判定温度より低い場合に、圧縮機の運転周波数を第一の所定時間毎に第一の所定割合で増加させ、凝縮器温度が第二の判定温度より低い場合に、圧縮機の運転周波数を第二の所定時間毎に第二の所定割合で増加させることにより、よりきめ細かく、吹出し空気温度の低下を防ぎ、暖房運転時は常時暖かいと感ずる吹出し空気温度を保持することができる。

第５の発明は、第１〜４のいずれか一つの発明において、圧縮機の運転を開始してから、凝縮器温度が所定温度を超えるまでは実施しないことにより、よりきめ細かく、吹出し空気温度の低下を防ぎ、暖房運転時は常時暖かいと感ずる吹出し空気温度を保持することにより、よりきめ細かく、吹出し空気温度の低下を防ぎ、暖房運転時は常時暖かいと感ずる吹出し空気温度を保持することができる。

第６の発明は、第１〜４のいずれか一つの発明において、圧縮機の運転開始から所定時間以内は実施しないことにより、よりきめ細かく、吹出し空気温度の低下を防ぎ、暖房運転時は常時暖かいと感ずる吹出し空気温度を保持することができる。

第７の発明は、第１〜４のいずれか一つの発明において、ディアイス運転中は実施しないことにより、よりきめ細かく、吹出し空気温度の低下を防ぎ、暖房運転時は常時暖かいと感ずる吹出し空気温度を保持することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第1の実施の形態における空気調和機の冷凍サイクル図を示すものである。

図１において、冷房運転時、冷媒は、圧縮機１を吐出された後、四方弁２を通過した後、室外熱交換器３で凝縮し、膨張弁４で減圧され、室内熱交換器５で蒸発し、再び四方弁２を通過して圧縮機１に戻る構成となっている。一方、暖房運転時、冷媒は、圧縮機１を吐出された後、四方弁２を通過した後、室内熱交換器５で凝縮し、膨張弁４で減圧され、室外熱交換器３で蒸発し、再び四方弁２を通過して圧縮機１に戻る。

図２は、本発明の第1の実施の形態における暖房運転時の凝縮器温度と圧縮機の運転周波数制御の相関を示す図である。

図２において、実際の凝縮器温度が閾値４０℃よりも低い場合、吹出し空気温度が低くなり寒く感じる可能性があるため、凝縮器温度を上げるために圧縮機の運転周波数を３０秒毎に３Ｈｚづつ徐々に上昇させて、閾値４０℃以上になるまで周波数を高くしていく。そうすることにより、常に吹出し空気温度は暖かいと感ずる温度に保持することが可能となり、風が寒い、あるいはぬるいといった不満は発生しなくなり、快適性を向上させることが可能となる。

また、図３は、本発明の第1の実施の形態における暖房運転時の室内空気吸込み温度とリモコン設定温度との温度差と凝縮器温度との相関を示す図である。

図３において、暖房運転開始時は室内温度が低いために、室内空気吸込み温度とリモコン設定温度との温度差が大きい可能性が高い。そのため、この状況では最大の暖房能力を確保することが必要であり、圧縮機の運転周波数を最大にするような制御となっている。

一方、一旦室温が上昇し、室内空気吸込み温度とリモコン設定温度との温度差がある程度小さくなってきた時に凝縮器温度が高い場合は、吹出し空気温度が高いために快適性は良好である。しかしながら、凝縮器温度が低くなってくると、吹出し空気温度も同時に低くなってくるために風が寒い、あるいはぬるいといった不満を感じさせて快適性は悪化する傾向にある。

そこで、凝縮器温度が所定値を下回ってきたら圧縮機運転周波数を所定時間毎に所定割合で増加させることにより、常に狙いの凝縮器温度以上を保持できるようになり、快適性を良好に保つことが可能となる。

例えば、室内空気吸込み温度とリモコン設定温度との温度差が大きく、凝縮機温度がある程度以下の場合は、暖房運転開始時で凝縮機温度が十分上がっていないと判断して圧縮
機の運転周波数を最大にし、凝縮機温度がそれ以上の場合は、圧縮機の運転周波数を通常制御とする。

室内空気吸込み温度とリモコン設定温度との温度差が小さい時は、室温が上昇しているため、凝縮器温度が４０℃以上であれば圧縮機の運転周波数は通常制御のままだが、凝縮器温度が４０℃を下回ったら、吹出し空気温度が低くなり快適性が悪化しないように、圧縮機運転周波数を３０秒毎に３Ｈｚづつ上昇させる。

更に、図４は、本発明の第1の実施の形態における暖房運転時の室内空気吸込み温度とリモコン設定温度との温度差と凝縮器温度との別の相関を示す図である。

図４において、暖房運転開始時は室内温度が低いために、室内空気吸込み温度とリモコン設定温度との温度差が大きい可能性が高い。そのため、この状況では最大の暖房能力を確保することが必要であり、圧縮機の運転周波数を最大にするような制御となっている。

一方、一旦室温が上昇し、室内空気吸込み温度とリモコン設定温度との温度差がある程度小さくなってきた時に凝縮器温度が高い場合は、吹出し空気温度が高いために快適性は良好である。しかしながら、凝縮器温度が低くなってくると、吹出し空気温度も同時に低くなってくるために風が寒い、あるいはぬるいといった不満を感じさせて快適性は悪化する傾向にある。

そこで、凝縮器温度の閾値として、第一の判定温度、第二の判定温度の２種類設定し、まず凝縮器温度が第一の判定温度を下回ってきたら圧縮機運転周波数を第一の所定時間毎に第一の所定割合で増加させる。

この圧縮機運転制御方法により凝縮器温度が第一の判定温度以上になれば、通常制御に戻り、吹出し空気温度も高く保持することが可能となる。

一方、凝縮器温度がさらに低くなって第二の判定温度を下回ってきたら、圧縮機運転周波数を第二の所定時間毎に第二の所定割合で増加させる。この圧縮機運転制御方法により、常に狙いの凝縮器温度以上を保持できるようになるため、さらに快適性を良好に保つことが可能となる。

例えば、室内空気吸込み温度とリモコン設定温度との温度差が大きく、凝縮機温度がある程度以下の場合は、暖房運転開始時で凝縮機温度が十分上がっていないと判断して圧縮機の運転周波数を最大にし、凝縮機温度がそれ以上の場合は、圧縮機の運転周波数を通常制御とする。

室内空気吸込み温度とリモコン設定温度との温度差が小さい時は、室温が上昇しているため、凝縮器温度の閾値として、４１℃と３９℃と２種類設定し、凝縮器温度が４１℃以上であれば圧縮機の運転周波数は通常制御のままだが、凝縮器温度が４１℃を下回ってきたら吹出し空気温度が低くなり快適性が悪化しないように、圧縮機運転周波数を６０秒毎に１Ｈｚづつ上昇させる。この圧縮機運転制御方法により凝縮器温度が４１℃以上になれば、通常制御に戻り、吹出し空気温度も高く保持することが可能となる。

一方、凝縮器温度がさらに低くなって３９℃を下回ってきたら、吹出し空気温度が低くなり快適性が悪化しないように、圧縮機運転周波数を３０秒毎に３Ｈｚづつ上昇させて凝縮器温度の素早い上昇を図る。この圧縮機運転制御方法により、常に狙いの凝縮器温度以上を保持できるようになるため、さらに快適性を良好に保つことが可能となる。

また、圧縮機の運転を開始してから、凝縮器温度が所定温度を超えるまでは上記制御を実施しないようにすることにより、暖房運転開始時の低室温状態では常に圧縮機運転周波数を最大にして最大の暖房能力を確保することが可能となる。また、室温安定状態での除霜運転終了からの立ち上がり時や室温安定状態による圧縮機の停止からの立ち上がり時に、冷風感を与えることを防止することが可能となる。

また、圧縮機の運転開始から所定時間以内は上記制御を実施しないようにすることにより、暖房運転開始時の低室温状態では常に圧縮機運転周波数を最大にして最大の暖房能力を確保することが可能となる。また、室温安定状態での除霜運転終了からの立ち上がり時や室温安定状態による圧縮機の停止からの立ち上がり時に、冷風感を与えることを防止することが可能となる。

また、ディアイス運転中は上記制御を実施しないようにすることにより、誤ってディアイス時周波数よりも高い運転周波数で運転して圧縮機の信頼性を損なったり、ディアイス中に周波数上昇が遅すぎてディアイス時間が延びてしまったりする不具合いを防止することが可能となる。

なお、本実施の形態において、凝縮器温度、吸込み空気温度とリモコン設定温度との温度差をパラメータにして圧縮機運転周波数を変更する制御方法を説明したが、凝縮器温度と直接相関のある圧力や、吹出し空気温度そのものをパラメータとしても構わない。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、暖房運転時に、常時暖かいと感ずる吹出し空気温度を保持することが可能となるので、全館空調システム等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル図 本発明の実施の形態１における空気調和機の暖房運転時の凝縮器温度と圧縮機の運転周波数制御の相関を示す図 本発明の実施の形態１における空気調和機の暖房運転時の室内空気吸込み温度とリモコン設定温度との温度差と凝縮器温度との相関を示す図 本発明の実施の形態１における空気調和機の暖房運転時の室内空気吸込み温度とリモコン設定温度との温度差と凝縮器温度との別の相関を示す図 従来の空気調和機の制御装置の概略ブロック図

符号の説明

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 室外側熱交換器
４ 膨張弁
５ 室内側熱交換器

Claims (7)

1. 圧縮機と、凝縮器と、絞り器と、蒸発器とを環状に接続して冷凍サイクルを構成し、前記冷凍サイクルの空気もしくは配管温度を検出する冷凍サイクル温度検出手段を有し、暖房運転時に、前記冷凍サイクル温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記圧縮機の運転周波数を変化させることを特徴とする空気調和機。
2. 暖房運転時に、冷凍サイクル温度として凝縮器温度を検出し、前記凝縮器温度が所定値より低い場合に、圧縮機の運転周波数を所定時間毎に所定割合で増加させることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 暖房運転時に、冷凍サイクル温度として凝縮器温度と室内空気吸込み温度の両者を検出し、前記室内空気吸込み温度とリモコン設定温度との温度差が所定値より小さく、かつ、前記凝縮器温度が所定値より低い場合に、圧縮機の運転周波数を所定時間毎に所定割合で増加させることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
4. 凝縮器温度が第一の判定温度より低い場合に、圧縮機の運転周波数を第一の所定時間毎に第一の所定割合で増加させ、凝縮器温度が第二の判定温度より低い場合に、圧縮機の運転周波数を第二の所定時間毎に第二の所定割合で増加させることを特徴とする請求項２もしくは３記載の空気調和機。
5. 圧縮機の運転を開始してから、凝縮器温度が所定温度を超えるまでは実施しないことを特徴とする請求項１〜４に記載の空気調和機。
6. 圧縮機の運転開始から所定時間以内は実施しないことを特徴とする請求項１〜４に記載の空気調和機。
7. ディアイス運転中は実施しないことを特徴とする請求項１〜４に記載の空気調和機。

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