JP2008122025A - 空気調和機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和機の凍結防止運転で室内配管温度のみを入力とした場合、室内機の配管温度により室内熱交換器温度を予測し熱交換器の凍結有無を判断していることから、室内側の湿度が著しく低い時などは室内熱交換器温度が低くなることから、実際には室内熱交換器が凍結していなくても同制御が作動してしまい著しく能力低下してしまう欠点があった。
【解決手段】室内熱交換器２６が凍結により通風抵抗が増加した場合に、室内ファンの特性を活かして、回転数変化を検出することにより、確実に室内熱交換器の凍結状態を判断して凍結を防止できるため、常に室内熱交換器２６を有効に使用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機の制御装置に関するもので、特に凍結防止制御装置に関する。

従来、空気調和機の凍結防止制御装置においては、室内機の配管温度によって室内機の熱交換器温度を予測することで凍結を防止しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。

以下に、従来の空気調和機の凍結防止制御装置について説明する。図７は従来の空気調和機の模式図である。２は室外熱交換器で１５は四方弁で、４は電動膨張弁であり、室内熱交換器６とが順次接続されており、四方弁１５は能力可変圧縮機１とアキュームレータ１６とが接続されている。室外ファンが室外熱交換器２に、室内ファン７が室内熱交換器６にそれぞれ設けられている。室内熱交換器６には冷房運転時に冷媒の出口近傍に冷媒温度を検知する温度センサーＴｅが設けられており、冷房運転時に蒸発器として作用する室内熱交換器６の冷媒出口温度を検知している。１７は制御装置であり電動膨張弁４および能力可変圧縮機１に接続されており、温度センサーＴｅで検知した温度が所定温度以下である場合には、能力可変圧縮機１の出力を低下し、または、膨張弁４の開度を大きくして蒸発器として作用している室内熱交換器６に通常よりも高温高圧の冷媒を流し込むことにより凍結防止処理を行っていた。
特開平７−１０３５９６号公報

しかしながら、前記従来の構成では、室内機の配管温度により室内熱交換器温度を予測し熱交換器の凍結有無を判断していることから、室内側の湿度が著しく低い時などは室内熱交換器温度が低くなることから、実際には室内熱交換器が凍結していなくても同制御が作動してしまう欠点があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、室内熱交換器の凍結状態を確実に判断させる空気調和機の制御装置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、本発明の凍結防止制御装置は、室内熱交換器と室内ファンと室内熱交換器温度検出手段とを有する室内機と、能力可変圧縮機と室外熱交換器と室外ファンとを有する室外機とから構成された空気調和機において、運転タイマと室内ファン回転数検出手段と回転数記憶装置とを有し、冷房運転での前記能力可変圧縮機運転開始から所定の時間経過後から前記室内ファン回転数検出手段により検出した室内ファン回転数を前記回転数記憶装置に記憶し、一定時間内に前記室内ファン回転数が所定の回転数以上変化した場合に前記室内熱交換器の凍結を防止するため前記能力可変圧縮機に出力を低下し、前記回転数記憶装置が最初に記憶した回転数まで復帰したときに前記能力可変圧縮機が再起動することを特徴としており、実際に室内熱交換器が凍結したときのみに、同制御を作動させることができるため、常に室内熱交換器を有効に使用することができる。

本発明の空気調和機の凍結防止制御装置は、室内熱交換器の凍結状態を確実に判断させる空気調和機の制御装置を提供することにより、常に室内熱交換器を有効に使用すること
ができる。

第１の発明は、室内熱交換器と室内ファンと室内熱交換器温度検出手段とを有する室内機と能力可変圧縮機と室外熱交換器と室外ファンとを有する室外機とから構成された空気調和機において、運転タイマと室内ファン回転数検出手段と回転数記憶装置とを有し、冷房運転での前記能力可変圧縮機運転開始から所定の時間（Ｔ１）経過後から前記室内ファン回転数検出手段により検出した室内ファン回転数（Ｒ１）を前記回転数記憶装置に記憶し、一定時間内に前記室内ファン回転数が所定の回転数（Ｒ００）以上変化した場合に前記能力可変圧縮機の出力を低下することにより、確実に室内熱交換器の凍結状態を判断して凍結を防止することができるため、常に室内熱交換器を有効に使用することができる。

第２の発明は、室内熱交換器と室内ファンと室内熱交換器温度検出手段とを有する室内機と能力可変圧縮機と室外熱交換器と室外ファンとを有する室外機とから構成された空気調和機において、運転タイマと室内ファン回転数検出手段と回転数記憶装置とを有し、冷房運転での前記能力可変圧縮機運転開始から所定の時間（Ｔ１）経過後から前記室内ファン回転数検出手段により検出した室内ファン回転数（Ｒ１）を前記回転数記憶装置に記憶し、一定時間内に前記室内ファン回転数が所定の回転数（Ｒ００）以上変化した場合に室内機の吹出しグリルを全閉し前記室内ファン回転数検出手段により検出した前記回転数との差が所定の回転数（Ｒ０１）以内の場合に前記能力可変圧縮機の出力を低下することにより、より確実に室内熱交換器の凍結状態を判断して凍結を防止することができるため、常に室内熱交換器を有効に使用することができる。

第３の発明は、室内熱交換器と室内ファンと室内熱交換器温度検出手段とを有する室内機と能力可変圧縮機と室外熱交換器と室外ファンとを有する室外機とから構成された空気調和機において、運転タイマと室内ファン回転数検出手段と回転数記憶装置とを有し、冷房運転での前記能力可変圧縮機運転開始から所定の時間（Ｔ１）経過後から前記室内ファン回転数検出手段により検出した室内ファン回転数（Ｒ１）を前記回転数記憶装置に記憶し、一定時間内に前記室内ファン回転数が所定の回転数（Ｒ００）以上変化した場合の前記室内熱交換器温度が所定の温度（Ｔｅ１）以下の場合に前記能力可変圧縮機の出力を低下することにより、より確実に室内熱交換器の凍結状態を判断して凍結を防止することができるため、常に室内熱交換器を有効に使用することができる。

第４の発明は、第１〜３の発明において、回転数記憶装置が最初に記憶した回転数まで復帰したときに能力可変圧縮機が再起動するもので、室内熱交換器の凍結のおそれが減少したときには、通常の冷房運転に速やかに戻るものである。

（実施の形態１）
図１は第１の実施の形態における空気調和機の模式図であり、図２は第１の実施の形態における空気調和機の凍結防止運転のフローチャートである。図１において、室内熱交換器２６と、室内ファン２７とを有する室内機２８は、能力可変圧縮機２１と、室外熱交換器２２と、室外ファン２３と、減圧装置２４とを有した室外機２５と環状に接続されている。室内機２８は室内ファン回転数検出手段２９と回転数記憶装置３０とを有し、室外機２５は圧縮機回転数制御装置３１を有している。なお、室内ファン２７においては通風抵抗が大きくなると回転数が増加する傾向となるシロッコファンを用いた場合における説明とする。

以上のように構成された調和機の制御装置について、以下その動作を説明する。能力可変圧縮機２１から吐出した高圧ガス冷媒は室外熱交換器２２で室外ファン２３により熱交換されて液化し、減圧装置２４で減圧された後に室内機２８へ送られる。室内機２８では
室内熱交換器２６で室内ファン２７により熱交換されて低圧ガス化して再度能力可変圧縮機２１へ戻る。このとき室内熱交換器２６では、能力可変圧縮機２１の起動から一定時間は凝縮水が徐々に増加し室内ファン２７の回転数が負荷変動により変化する。発生した凝縮水は室内熱交換器２６を伝って排水されることから一定時間経過段階では、凝縮水と排水とのバランスが保たれることから、室内ファン２７の回転数は安定することとなる。

室内負荷が低くなった場合においては、室内熱交換器２６が氷点以下になり、徐々に室内熱交換器２６が凍りつくことから、凍結防止のために能力可変圧縮機２１の出力を下げ、能力可変圧縮機２１の出力が最低値の場合は停止することとなるが、詳細な動作については、図２の凍結防止運転時のフローチャートを参照しながら説明する。

冷房運転開始するＳＴＥＰ１で、ＳＴＥＰ２に示すように、凍結防止タイマ（Ｆｃｔｉｍｅ）をリセットしＳＴＥＰ３で凍結防止タイマをスタートしＳＴＥＰ４で通常運転を行う。冷房運転により室内熱交換器２６には凝縮水が徐々に付いてくるが、一定時間経過後には凝縮水と排水とがバランスすることから、ＳＴＥＰ５では凍結防止タイマによる運転開始からの時間を判定し所定の時間（Ｔ１）経過した場合はＳＴＥＰ６へ移行し、経過していない場合はＳＴＥＰ４へ戻る。通常運転開始から所定の時間（Ｔ１）が経過したＳＴＥＰ６では室内ファン回転数検出手段２９が通常室内ファン回転数（Ｒ１）を検出し回転数記憶装置３０が室内ファン回転数（Ｒ１）を記憶する。

ＳＴＥＰ７では再び室内ファン回転数検出手段２９が凍結判定室内ファン回転数（Ｒ２）を検出し、ＳＴＥＰ８で室内ファン回転数（Ｒ２）の上昇判定を行う。室内熱交換器２６が凍結してきた場合においては室内熱交換器２６における通風抵抗が増加し、室内ファンモータの特性から回転数が上昇することから、室内ファン回転数（Ｒ２）の上昇値が所定の回転数（Ｒ００）以上となった場合においては、室内熱交換器が凍結したと判断してＳＴＥＰ９へ移行し、そうでない場合においてはＳＴＥＰ７へ戻る。ＳＴＥＰ９では、能力可変圧縮機２１の周波数判定を実施し、最低周波数以下で回っていた場合においてはＳＴＥＰ１０へ移行して能力可変圧縮機２１を停止し、最低周波数よりも高い場合においては、ＳＴＥＰ１３にて能力可変圧縮機２１の周波数を低減した後にＳＴＥＰ７へ戻る。ＳＴＥＰ１１では再び室内ファン回転数検出手段２９により室内ファン回転数Ｒ２を検出しＳＴＥＰ１２では、室内ファン回転数の比較により凍結回避判定を実施し凍結が回避したと判断した場合にはＳＴＥＰ１へ戻って能力可変圧縮機２１の再起動を図り、凍結が回避していないと判断した場合においてはＳＴＥＰ１１へ戻る。

以上のサイクルを繰り返すことにより、確実に室内熱交換器の凍結状態を判断して凍結を防止することができるため、常に室内熱交換器を有効に使用することが可能な空気調和器を提供することができる。

（実施の形態２）
図３は第２の実施の形態における空気調和機の模式図であり、図４は第２の実施の形態における空気調和機の凍結防止運転のフローチャートである。なお、すでに実施の形態１で説明したものについては、同一符号を記し、詳細な説明は省略することとする。

図３において、３２は吹出しグリルであり、凍結防止制御により能力可変圧縮機２１が停止する前に吹出しグリル３２を全閉し、室内熱交換器２６の凍結状態を確認する作用を有するものである。運転開始からの詳細動作については、図４の凍結防止運転時のフローチャートを参照しながら説明する。

ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ８にかけては実施の形態１と同様の動作を行うが、ＳＴＥＰ９では、能力可変圧縮機２１の周波数判定を実施し、最低周波数以下で回っていた場合にお
いてはＳＴＥＰ１４へ移行し、室内熱交換器の凍結状況を最終確認するために室内機の吹出しグリル３２を全閉してＳＴＥＰ１５で吹出しグリル３２が全閉状態での室内ファン回転数を検出する。ＳＴＥＰ１６で吹出しグリル３２を全開に戻しＳＴＥＰ１７で室内ファン回転数の最終判定を実施する。吹出しグリル３２が全開状態のときと全閉状態のときの回転数の差が所定の回転数（Ｒ０２）以下の場合は、室内熱交換器２６は確実に凍結していると判断して、ＳＴＥＰ１０へ進み、回転数差が所定の回転数より大きい場合はＳＴＥＰ７へ戻る。

その他の動作に関しては、実施の形態１と同様の動作とすることにより、より確実に室内熱交換器２６の凍結状態を判断して凍結を防止することができる。

（実施の形態３）
図５は第３の実施の形態における空気調和機の模式図であり、図６は第３の実施の形態における空気調和機の凍結防止運転のフローチャートである。なお、すでに実施の形態１で説明したものについては、同一符号を記し、詳細な説明は省略することとする。

図５において、室内機２８には室内熱交換器温度検出手段３４を設け、冷房運転時における室内熱交換器２６の凍結状態を室内ファン回転数の変化と並行して判断することにより、より確実に室内熱交換器２６の凍結状態を判断して凍結を防止することができるものであり、開始後の動作については、実施の形態１と同一のものであり、判断基準に室内熱交換器温度を追加したものと同様である。

本発明の空気調和機の制御装置は、冷房運転時に室内熱交換器が凍結することを効果的に防止することができる空気調和機の制御装置を提供することができるので、分離型の空気調和機だけでなく一体型の空気調和機にも適用できると共に、常に室内熱交換器を有効に使用することから高効率での運転が可能となる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の模式図 本発明の実施の形態１における空気調和機の凍結防止運転のフローチャート 本発明の実施の形態２における空気調和機の模式図 本発明の実施の形態２における空気調和機の凍結防止運転のフローチャート 本発明の実施の形態３における空気調和機の模式図 本発明の実施の形態３における空気調和機の凍結防止運転のフローチャート 従来の空気調和機の模式図

符号の説明

１，２１ 能力可変圧縮機
２，２２ 室外熱交換器
３，２３ 室外ファン
４，２４ 減圧器（電動膨張弁）
２５ 室外機
６，２６ 室内熱交換器
７，２７ 室内ファン
２８ 室内機
１５ 四方弁
１６ アキュームレータ
１７ 制御装置
２９ 室内ファン回転数検出手段
３０ 回転数記憶装置
３１ 圧縮機回転数制御装置
３２ 吹出しグリル
３３ 吹出しグリル開閉装置
３４ 室内熱交換器温度検出手段
Ｔ１ 所定の時間
Ｆｃｔｉｍｅ 凍結防止タイマ
Ｒ００ 所定の回転数１
Ｒ０１ 所定の回転数２
Ｒ１ 通常室内ファン回転数
Ｒ２ 凍結判定室内ファン回転数
Ｒ３ 吹出しグリル全閉時の回転数
Ｔｅ０ 所定の室内熱交換器温度
Ｔｅ１ 室内熱交換器温度
Ｈｚ 圧縮機運転周波数
ｍｉｎＨｚ 圧縮機最低運転周波数
△Ｈｚ 所定の運転周波数

Claims (4)

1. 室内熱交換器と室内ファンと室内熱交換器温度検出手段とを有する室内機と、能力可変圧縮機と室外熱交換器と室外ファンとを有する室外機とから構成された空気調和機において、運転タイマと室内ファン回転数検出手段と回転数記憶装置とを有し、冷房運転での前記能力可変圧縮機運転開始から所定の時間経過後から前記室内ファン回転数検出手段により検出した室内ファン回転数を前記回転数記憶装置に記憶し、一定時間内に前記室内ファン回転数が所定の回転数以上変化した場合に前記能力可変圧縮機の出力を低下することを特徴とした空気調和機の制御装置。
2. 室内熱交換器と室内ファンと室内熱交換器温度検出手段とを有する室内機と能力可変圧縮機と室外熱交換器と室外ファンとを有する室外機とから構成された空気調和機において、運転タイマと室内ファン回転数検出手段と回転数記憶装置とを有し、冷房運転での前記能力可変圧縮機運転開始から所定の時間経過後から前記室内ファン回転数検出手段により検出した室内ファン回転数を前記回転数記憶装置に記憶し、一定時間内に前記室内ファン回転数が所定の回転数以上変化した場合に室内機の吹出しグリルを全閉し前記室内ファン回転数検出手段により検出した前記回転数との差が所定の回転数以内の場合に前記室内熱交換器の凍結を防止するため前記能力可変圧縮機に出力をすることを特徴とした空気調和機の制御装置。
3. 室内熱交換器と室内ファンと室内熱交換器温度検出手段とを有する室内機と能力可変圧縮機と室外熱交換器と室外ファンとを有する室外機とから構成された空気調和機において、運転タイマと室内ファン回転数検出手段と回転数記憶装置とを有し、冷房運転での前記能力可変圧縮機運転開始から所定の時間経過後から前記室内ファン回転数検出手段により検出した室内ファン回転数を前記回転数記憶装置に記憶し、一定時間内に前記室内ファン回転数が所定の回転数以上変化した場合の前記室内熱交換器温度が所定の温度以下の場合に前記室内熱交換器の凍結を防止するため前記能力可変圧縮機に出力を低下することを特徴とした空気調和機の制御装置。
4. 回転数記憶装置が最初に記憶した回転数まで復帰したときに、能力可変圧縮機が再起動することを特徴とした請求項１〜３に記載の空気調和機の制御装置。