JP2008014591A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】
本来の空調動作と無関係な通信手段や通信線等の故障で空気調和機が動作できなくなることを回避すること。
【解決手段】
圧縮機１Ａ、送風機１Ｂ、室外熱交換器及び電子膨張弁１Ｄを備える室外機と電子膨張弁２Ｄ、室内熱交換器２Ｊ及び送風機２Ｂとを備える室内機とが冷媒用配管で接続された空気調和機において、前記圧縮機の吐出圧力又は吸入圧力を検知する圧力センサを有し、前記室外機は前記圧力センサにより検知した吐出圧力又は吸入圧力に基づいて前記室内機が運転しているか停止しているかを判断するものとした。
【選択図】 図２

Description

本発明は空気調和機に関するものであり、特にセパレート型空気調和機に好適である。

従来のセパレート型の空気調和機は室外機と室内機間の通信手段を有しており、室内機の運転状態は前述の通信手段を介して室外機に伝達される。一方室外機の運転状態も同様に通信手段を介して室内機に伝達される。このため室内機と室外機の間には通信線が必要であった。また、室内機が複数台接続されるマルチ型空気調和機においては接続される室内機を区別するためにそれぞれの室内機をナンバリングする必要があり、そのナンバリングのためにスイッチが必要であった。また室外機と複数台の室内機間の情報交換のため、通信プロトコルを規定する必要もあった。

例えば、特許文献１には、室外機と室内機を通信線で接続して制御する空気調和機が記載されている。

特開２００５−６１６７６号公報（要約欄）

しかし、従来技術では通信手段や通信線、室内機のナンバリング用スイッチ等が必要であり、機器の原価が増えるという問題があった。また通信プロトコルの設計等で搭載する基板の開発工数や開発期間が長くなっていた。加えて、通信手段や通信線の故障で空気調和機が動作できなくなることがあり、このように本来の空調動作と無関係な部分での障害により空気調和ができなくなるという課題があった。

上記、課題を解決するために、圧力センサにより検知した吐出圧力又は吸入圧力に基づいて圧縮機の運転・停止の制御を行うこととしている。
さらに、室内機と室外機間の情報の伝達手段をもたないことが望ましい。

さらに、室外機は所定の時間間隔で圧縮機を運転させ、圧縮機の運転後に圧力センサで検知した吐出圧力又は吸入圧力が所定の運転圧力値となった場合に、圧縮機を停止し、圧縮機の運転後に圧力センサで検知した吐出圧力又は吸入圧力が所定の停止圧力値となった場合に圧縮機の運転を継続するように制御することが望ましい。

さらに、冷房運転時は圧力センサが検知した吸入圧力が所定の圧力以下になった場合に、圧縮機を停止し、圧力センサが検知した吸入圧力が所定の圧力以上になった場合に、圧縮機を運転することが望ましい。

さらに、暖房運転時は圧力センサにより検知した吐出圧力が所定の圧力以上になった場合に、圧縮機を停止し、圧力センサにより検知した吐出圧力が所定の圧力以下になった場合に、圧縮機を停止することが望ましい。

さらに、室外機にタイマを備え、設定時刻になると圧縮機を運転し、停止設定時刻になると圧縮機を停止するように制御することを特徴とする空気調和機。

また本発明の他の態様では、空気調和機において、圧縮機の吐出圧力又は吸入圧力を検知する圧力センサを有し、室外機は圧力センサにより検知した吐出圧力又は吸入圧力に基づいて室内機が運転しているか停止しているかを判断することとしている。

さらに、室内機と室外機間の情報の伝達手段をもたないことが望ましい。

さらに、室外機は所定の時間間隔で圧縮機を運転させ、圧力センサで検知した吐出圧力又は吸入圧力により室内機が運転しているか停止しているかを判断し、室内機が停止していると判断した場合には圧縮機を停止し、室内機が運転していると判断した場合には、圧縮機の運転を継続するように制御することが望ましい。

さらに、冷房運転時は圧縮機の吸入圧力が所定の圧力以下になった場合に、室内機が停止したと判断し、圧力センサにより検知した吸入圧力が所定の圧力以上になった場合に、前記室内機が運転したと判断することが望ましい。

さらに、暖房運転時は圧力センサにより検知した吐出圧力が所定の圧力以上になった場合に、室内機が停止したと判断し、圧力センサにより検知した吐出圧力が所定の圧力以下になった場合に、室内機が運転を開始したと判断することが望ましい。

さらに、室内機は室温又は冷凍サイクルの温度により運転モード又は風量を自動的に変化するように制御し、快適な空調を提供するように構成されたことが望ましい。

さらに室内機または室外機に接続された集中制御装置を備え、室内機又は室外機は集中制御装置からの指令で運転・停止し、空気調和機の運転中、室外機は冷媒圧力や冷媒温度を目標値に維持するように圧縮機回転数又は電子膨張弁を制御するように構成され、室内機は設定された温度値に近付くように電子膨張弁又は送風機を制御するように構成されたことが望ましい。

本発明によれば、室内機と室外機の間に通信線を設けることなく空気調和機の制御を行うことができるので、低コストな空気調和機を得ることができる。

以下、本発明の実施例を説明する。

図１は従来の実施例である。室外機１と室内機２は通信装置１Ｃ、２Ｃを搭載しており、空調機通信回線３を介して情報交換する。室内機２がリモコンスイッチ２Ｚより運転されると運転情報が通信装置２Ｃ、空調機通信回線３を介して室外機１の通信装置１Ｃに伝達され、演算装置１ Ａで解析され、送風機１Ｂ、圧縮機１Ｈ、電子膨張弁１Ｄが動作する。

室外機１は運転中に異常が発生すると、通信装置１Ｃ、空調機通信回線３を介して室内機２の通信装置２Ｃに異常情報を伝達する。室内機２は異常情報を受信すると、演算装置２Ａで解析し、送風機２Ｂを止め、電子膨張弁２Ｄを閉じる。

図２、図３は本発明の一実施例であり、室外機１の通信装置１Ｃ、室内機２の通信装置２Ｃ、空調機通信回線３を搭載せず、室外機１と室内機２間の通信は行わない。

室内機２はリモコンスイッチ２Ｚから運転指示されると吸い込み温度センサ２Ｅの値、配管温度センサ２Ｆの値とリモコンスイッチ２Ｚからの設定情報に基づき、演算装置２Ａで演算し、送風機２Ｂおよび電子膨張弁２Ｄを制御する。

例えばリモコンスイッチ２Ｚから室内機２に２０℃の冷房運転を指示されると、室内機２は送風機２Ｂを運転し、吸込み温度センサ２Ｅの検出温度と設定温度差や配管温度センサ２Ｆの検出温度に応じて送風機２Ｂの風量や電子膨張弁２Ｄの開度を加減する。ここで、室内機２の膨張弁開度は熱交換器の入り口出口温度２Ｆの温度差が目標値に近くなるように開閉される。冷房運転の場合には、熱交ＳＨ＝熱交出口冷媒温度−熱交入り口冷媒温度を計算し、熱交ＳＨ≒０となるように制御する。

熱交換器を最も有効に利用するための設定が上記の状態（熱交ＳＨ≒０）である。熱交出口冷媒温度−熱交入り口冷媒温度＞0の場合は膨張弁を通った冷媒が熱交換器の途中で完全ガス化し熱交換器の後半では顕熱分しか熱交換できていない状態を示す。逆に熱交出口冷媒温度−熱交入り口冷媒温度＜0の場合は2相状態のまま出てきてしまい、まだ交換熱量があまった状態を示す。

そこで、熱交出口冷媒温度−熱交入り口冷媒温度＝0を目標として冷媒のエネルギーを最大に引き出すように効率よく制御を行う事が一般的に知られている。吸込み温度センサ２Ｅの検出温度がリモコンスイッチ２Ｚの設定値と等しくなると運転を停止する。停止中の膨張弁は閉止される。

一方、室外機１は予め設定された時間になると運転可能状態になり、圧力センサ１Ｅの値に応じて圧縮機１Ｈを発停させる。冷房期間中は圧縮機１Ｈの吸入圧力が設定値以上になった場合に圧縮機１Ｈを運転開始する。このとき、電子膨張弁１Ｄは設定開度となり、また送風機１Ｂは圧縮機１Ｈの吐出圧力が設定値以下となるように回転速度を変化させる。圧縮機１Ｈの吸入圧力が設定値を下回った場合には圧縮機１Ｈを停止する。このとき、送風機１Ｂは運転停止、電子膨張弁１Ｄは開度を保持する。

冷房運転時に、同一冷媒配管に接続された室内機２が全て停止した場合には蒸発器側の電子膨張弁２Ｄが全て閉止されるため、圧縮機１Ｈの吸入圧力は低下する。この状態を圧力センサ１Ｅで検出することによりシステムの停止タイミングを検出可能である。冷房時の冷媒循環は圧縮機から室外熱交換器、接続配管、絞り装置、室内熱交換器、接続配管、圧縮機の順で循環することになっており、室内熱交換器の出口側圧力が圧縮機の吸入圧力と直結しているため、吸入圧力を見ていれば室内機の運転、停止の判断ができる事になる。

また、圧縮機１Ｈが停止中に室内機２が運転を開始した場合、電子膨張弁２Ｄが開くため高圧液側と低圧側の配管が連通され圧縮機１Ｈ吸入圧力が上昇する。これを圧力センサ１Ｅで検出することによりシステムの運転開始タイミングを検出することが可能となる。

暖房運転時は圧縮機１Ｈの吐出圧力が設定値以下となった場合に、圧縮機１Ｈの運転を開始させる。また、吐出圧力が設定値以上となった場合には電子膨張弁１Ｄを閉止して吸入圧力を低下させた後に圧縮機１Ｈを停止させる。暖房運転時の場合、冷媒は圧縮機から室内熱交換器へと流れるため、圧縮機の吐出圧力と室内機の流入圧力が直結しており、圧縮機１Ｈの吐出圧力の検知をすることが室内機の運転、停止の判断をするのに有効である。

このとき、室内機２は運転中の熱交入り口冷媒温度−熱交出口冷媒温度の値が設定値になるように電子膨張弁１Ｄの開度調節を行う。また、室内空気温度がリモコン２Ｚの設定温度に等しくなった場合には当該室内機２の電子膨張弁２Ｄを微小開度まで閉め休止する。このとき、完全に閉止してしまうと接続配管４に液冷媒が封止されてしまい、圧力の過昇による故障の恐れがあるため閉止はしない。

また、図４，５に示すような室内機２が室外機１に対して複数台存在する装置において休止室内機の電子膨張弁２Ｄが閉止してしまうと当該休止室内機内に冷媒が溜まりこんでしまい、他の運転継続室内機に必要な冷媒が不足する可能性があるため、休止室内機の電子膨張弁２Ｄも閉止はせずに微小開度としておく必要がある。

また、暖房運転時は室外機１の熱交換器１Ｊが着霜し、熱交換性能低下が低下するため除霜運転が必要となる。室外熱交換器の冷媒温度を監視して除霜の開始、終了を決定するのは従来の技術と同じである。ここで、室内機２に対して情報の伝達がないため暖房運転中に除霜運転が開始されると、室内機２からは冷風が吹き出し、不快感を伴ってしまう。

室内機２での暖房中は室内機に流入出する冷媒温度を温度センサ２Ｆで監視しているため、この温度が暖房運転中の設定温度を下回った場合には除霜運転と認識し、送風機２Ｂを停止、電子膨張弁２Ｄを所定開度に固定する運転を実施する。冷媒温度が暖房運転の状態に復帰した場合、電子膨張弁２Ｄの開度を暖房所定開度に戻し暖房時の開度調整を再開および送風を再開させる。

別の除霜運転方法としては、逆サイクルの除霜方法を変更しホットガスを蒸発器の上流側に導入するいわゆるホットガスバイパス除霜とすれば上述のような判定と運転切換は不要となる。

別の方法としては圧縮機１Ｈ、送風機１Ｂ、電子膨張弁１Ｄを一定時間毎に運転し冷媒配管４を介して室内機２に冷媒を送出するし、圧力センサ１Ｅ、配管温度センサ１Ｆの検出値により、室内機２が運転しているか否かを判別する。室内ユニットが運転している場合は絞り装置が開いており、運転していない場合は絞り装置が閉じているため、この違いから吐出圧力の単位時間における上昇割合が異なるので、この割合によって室内機２の運転、停止を判断することができる。

室内機２が運転していなければ圧縮機１Ｈ、送風機１Ｂ、電子膨張弁１Ｄを一旦停止し、一定時間後再運転させる。例えば、２分から６０分の間の周期で、圧縮機１Ｈ、送風機１Ｂ、電子膨張弁１Ｄを運転・停止をさせることが可能である。室内機２が運転している場合は圧縮機１Ｈ、送風機１Ｂ、電子膨張弁１Ｄを所定の冷房サイクル制御仕様に従い運転を継続させる。

このとき室内機２が運転しているかどうかをセンサデータの値で判断するのではなく、別の集中制御装置から情報を受け取る方法やあらかじめ記憶させたスケジュールによって判断することもできる。

室内機２のいずれかがリモコンスイッチ２Ｚから停止指示を受けた場合、室内機２は送風機２Ａを停止し、電子膨張弁２Ｄを所定開度に制限する。

従来は通信手段や通信線を介して室内機と室外機の情報交換を行っていたが、本実施例ではそれを止め、室内機、室外機が運転しているときに影響する冷凍サイクル状態を温度や圧力センサにより読取り、その読取ったデータに応じて室内機および室外機が自律的に動作することにより空調制御を行う。また、室内機、室外機以外の装置からの指令で運転を開始また停止することもできる。
本実施例では、室外機と室内機間の通信を行わないため、室外機、室内機の構造が簡略化され安価に製作できる。また、通信媒体を敷設する必要がないため省工事になる。加えて、室内機と室外機間で通信を行わないため、これに伴うトラブルが皆無となる。室内機と室外機は独立した機器として開発できるので開発期間が短縮でき、機器の価格を安価にできる。

第２の実施例を図３に示す。室内機２にはリモコンスイッチ２Ｚを有さず、室内機２は全自動運転する。室内機２は吸込み温度センサ２Ｅが快適な温度になるまで運転を繰り返す。

たとえば、室内機に音声認識を備えておき『あつい』もしくは『涼しく』などの言葉を認識した場合や、一般的な冷房空調温度である２８℃以上を検出した場合に冷房モードで運転を開始。吸込み温度センサが２８℃より下回った場合には運転を停止する。この場合、室外の温度センサが１５℃以上であれば室外も冷房モードとなっているように設定しておくことができる。

また、室内の音声認識で『寒い』『暖かく』などの言葉を認識した場合は同様に暖房モードでの運転を開始する。

従来技術の実施形態の空気調和機構成図である。 本発明の実施形態の空気調和機構成図である。 本発明の実施形態の空気調和機構成図である。 本発明の実施形態の空気調和機構成図である。 本発明の実施形態の空気調和機構成図である。 本発明の実施形態の室内機運転フロー図である。 本発明の実施形態の室外機運転フロー図である。

符号の説明

１：室外機、１Ａ：演算装置、１Ｂ：送風機、１Ｃ：通信装置、１Ｄ：電子膨張弁、１Ｅ：圧力センサ、１Ｆ：配管温度センサ、１Ｇ：記憶装置、１Ｈ：圧縮機、１Ｊ：熱交換器、１Ｋ：四方弁、１Ｌ：阻止弁、１Ｍ：液タンク、１Ｎ：電磁弁、１Ｐ：空気温度センサ、２：室内機、２Ａ：演算装置、２Ｂ：送風機、２Ｃ：通信装置、２Ｄ：電子膨張弁、２Ｅ：吸込み温度センサ、２Ｆ：配管温度センサ、２Ｇ：吹出し温度センサ、２Ｊ：熱交換器、２Ｚ：リモコンスイッチ
４：接続配管

Claims (13)

1. 圧縮機、送風機、室外熱交換器及び電子膨張弁を備える室外機と電子膨張弁、室内熱交換器及び送風機とを備える室内機とが冷媒用配管で接続された空気調和機において、前記圧縮機の吐出圧力又は吸入圧力を検知する圧力センサを有し、前記圧力センサにより検知した吐出圧力又は吸入圧力に基づいて前記圧縮機の運転・停止の制御を行うことを特徴とする空気調和機。
2. 請求項１において、前記室内機と前記室外機間の情報の伝達手段をもたないことを特徴とする空気調和機。
3. 請求項１又は２において、前記室外機は所定の時間間隔で前記圧縮機を運転させ、前記圧縮機の運転後に前記圧力センサで検知した吐出圧力又は吸入圧力が所定の運転圧力値となった場合に前記圧縮機を停止し、前記圧縮機の運転後に前記圧力センサで検知した吐出圧力又は吸入圧力が所定の停止圧力値となった場合に前記圧縮機の運転を継続するように制御することを特徴とする空気調和機。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、冷房運転時は前記圧力センサが検知した吸入圧力が所定の圧力以下になった場合に、前記圧縮機を停止し、前記圧力センサが検知した吸入圧力が所定の圧力以上になった場合に、前記圧縮機を運転することを特徴とする空気調和機。
5. 請求項１〜３のいずれかにおいて、暖房運転時は前記圧力センサにより検知した吐出圧力が所定の圧力以上になった場合に、前記圧縮機を停止し、前記圧力センサにより検知した吐出圧力が所定の圧力以下になった場合に、前記圧縮機を停止することを特徴とする空気調和機。
6. 圧縮機、送風機、室外熱交換器及び電子膨張弁を備える室外機と電子膨張弁、室内熱交換器及び送風機とを備える室内機とが冷媒用配管で接続された空気調和機において、前記室外機にタイマを備え、運転設定時刻になると前記圧縮機を運転し、停止設定時刻になると前記圧縮機を停止するように制御することを特徴とする空気調和機。
7. 圧縮機、送風機、室外熱交換器及び電子膨張弁を備える室外機と電子膨張弁、室内熱交換器及び送風機とを備える室内機とが冷媒用配管で接続された空気調和機において、前記圧縮機の吐出圧力又は吸入圧力を検知する圧力センサを有し、前記室外機は前記圧力センサにより検知した吐出圧力又は吸入圧力に基づいて前記室内機が運転しているか停止しているかを判断することを特徴とする空気調和機。
8. 請求項７において、前記室内機と前記室外機間の情報の伝達手段をもたないことを特徴とする空気調和機。
9. 請求項７又は８において、前記室外機は所定の時間間隔で前記圧縮機を運転させ、前記圧力センサで検知した吐出圧力又は吸入圧力により前記室内機が運転しているか停止しているかを判断し、前記室内機が停止していると判断した場合には前記圧縮機を停止し、前記室内機が運転していると判断した場合には前記圧縮機の運転を継続するように制御することを特徴とする空気調和機。
10. 請求項７〜９のいずれかにおいて、冷房運転時は前記圧縮機の吸入圧力が所定の圧力以下になった場合に、前記室内機が停止したと判断し、前記圧力センサにより検知した吸入圧力が所定の圧力以上になった場合に、前記室内機が運転したと判断することを特徴とする空気調和機。
11. 請求項７〜９のいずれかにおいて、暖房運転時は前記圧力センサにより検知した吐出圧力が所定の圧力以上になった場合に、前記室内機が停止したと判断し、前記圧力センサにより検知した吐出圧力が所定の圧力以下になった場合に、前記室内機が運転を開始したと判断することを特徴とする空気調和機。
12. 請求項１〜１１のいずれかにおいて、前記室内機は室温又は前記冷凍サイクルの温度により運転モード又は風量を自動的に変化するように制御することを特徴とする空気調和機。
13. 請求項１において、室内機または室外機に接続された集中制御装置を備え、前記室内機又は前記室外機は前記集中制御装置からの指令で運転・停止し、前記空気調和機の運転中前記室外機は冷媒圧力や冷媒温度を目標値に維持するように前記圧縮機の回転数又は前記電子膨張弁を制御するように構成され、前記室内機は設定された温度値に近付くように前記電子膨張弁又は前記送風機を制御することを特徴とする空気調和機。
    

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