JP2008286419A

JP2008286419A - 空気調和装置

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Publication number: JP2008286419A
Application number: JP2007128939A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Izeki; 貴之井関
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2008-11-27

Abstract

【課題】安価な構成で圧縮機内に液冷媒が溜まるのを防止する空気調和装置を提供する。
【解決手段】クランクケースヒータ１１を設けた圧縮機２、室外熱交換器３、室外気温度を検出する室外気温度検出装置１０を有する室外機１と、室内熱交換器１４を有する室内機１２とを接続した空気調和装置において、圧縮機２の停止時に、室外気温度と圧縮機２の停止からの経過時間に応じて、クランクケースヒータ１１への通電を制御するようにしたもので、例えば、圧縮機２の停止時の室外気温度が低い場合は、停止からクランクケースヒータ１１の通電を開始するまでの時間を短くし、圧縮機２停止時の室外気温度が高い場合は、停止からクランクケースヒータ１１の通電を開始するまでの時間を長く（或いは通電しない）するように制御すれば、効果的に圧縮機２内部に液冷媒が溜まるのを防止し、圧縮機２の損傷を防止し信頼性を向上させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、空気調和装置に関するもので、特に、空気調和装置の制御に関するものである。

従来の空気調和装置は、圧縮機の温度が低下したときに、圧縮機内に液冷媒が溜まるのを防止する為、圧縮機のクランクケースに電気ヒータを取り付け、室外気温度に応じて、電気ヒータへの通電を制御して、低温時の液溜まりを防止すると共に消費電力を削減するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−３０５６３号公報

しかしながら、上記従来の空気調和装置では、低外気温時の停止時に通電時間を制御することにより消費電力の低減やヒータの寿命延ばすことは可能だが、停止時間が短く、圧縮機に液冷媒が溜まる状態ではない場合でも通電してしまうのと、温度により通電量を変えられないために前述の効果が半減してしまったり、また室外機に常に通電する必要があり、待機電力が増大するなどの課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、効果的に圧縮機内部に液冷媒が溜まるのを防止し、消費電力を低減し、さらに電気ヒータの寿命を延ばすことができる空気調和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空気調和装置は、電気ヒータを設けた圧縮機、室外熱交換器、室外送風機、４方弁、絞り装置、室外気温度を検出する室外気温度検出装置を有する室外機と、室内熱交換器、室内送風機を有する室内機とを接続し、少なくとも冷房運転または除湿運転または暖房運転を行う空気調和装置において、前記圧縮機の停止時に、室外気温度と前記圧縮機の停止からの経過時間に応じて、前記電気ヒータへの通電を制御するようにしたもので、例えば、圧縮機停止時の室外気温度が低い場合は、停止から電気ヒータの通電を開始するまでの時間を短くし、圧縮機停止時の室外気温度が高い場合は、停止から電気ヒータの通電を開始するまでの時間を長く（或いは通電しない）するように制御すれば、効果的に圧縮機内部に液冷媒が溜まることを防止でき、圧縮機の損傷を防止して信頼性を向上させることができる。また、液冷媒が溜まらない場合（室外気温度が高い場合や室外気温度が低い場合でも停止からの時間が短い場合は）は、電気ヒータに通電しないようにすれば、消費電力が低減できるとともに、圧縮機周辺に配置された電気部品等の温度上昇の抑制や電気ヒータに通電することによる温度上昇による電気ヒータの寿命の低下を抑制でき、信頼性と寿命が向上する。

また、本発明の空気調和装置は、複数個の電気ヒータを設けた圧縮機、室外熱交換器、室外送風機、４方弁、絞り装置、室外気温度を検出する室外気温度検出装置を有する室外機と、室内熱交換器、室内送風機を有する室内機とを接続し、少なくとも冷房運転または除湿運転または暖房運転を行う空気調和装置において、前記圧縮機の停止時に、室外気温度と前記圧縮機停止からの経過時間に応じて、通電する前記電気ヒータの個数を変えるもので、例えば、圧縮機停止中の室外気温度が低い場合は、停止から電気ヒータの通電を開始するまでの時間を短くしかつ通電する電気ヒータの個数を増やし、圧縮機停止時の室外気温度が高い場合は、停止から電気ヒータの通電を開始するまでの時間を長くし（或いは
通電しない）かつ通電する個数を減らすようにすれば、効果的に圧縮機内部に液冷媒が溜まることを防止でき、圧縮機の損傷を防止して信頼性を向上させることができる。また、液冷媒が溜まらない場合（室外気温度が高い場合や室外気温度が低い場合でも停止からの時間が短い場合は）は電気ヒータに通電しないあるいは通電する個数を制限するようにすれば、消費電力が低減できるとともに、圧縮機周辺に配置された電気部品等の温度上昇の抑制や電気ヒータに通電することによる温度上昇による電気ヒータの寿命の低下を抑制でき、信頼性と寿命が向上する。

本発明の空気調和装置は、効果的に圧縮機内部に液冷媒が溜まることを防止でき、圧縮機の損傷を防止して信頼性を向上することができる。また、消費電力が低減できるとともに、圧縮機周辺に配置された電気部品等の温度上昇の抑制や電気ヒータに通電することによる温度上昇による電気ヒータの寿命の低下を抑制でき、信頼性と寿命が向上する。

第１の発明は、電気ヒータを設けた圧縮機、室外熱交換器、室外送風機、４方弁、絞り装置、室外気温度を検出する室外気温度検出装置を有する室外機と、室内熱交換器、室内送風機を有する室内機とを接続し、少なくとも冷房運転または除湿運転または暖房運転を行う空気調和装置において、前記圧縮機の停止時に、室外気温度と前記圧縮機の停止からの経過時間に応じて、前記電気ヒータへの通電を制御するようにしたもので、例えば、圧縮機停止時の室外気温度が低い場合は、停止から電気ヒータの通電を開始するまでの時間を短くし、圧縮機停止時の室外気温度が高い場合は、停止から電気ヒータの通電を開始するまでの時間を長く（或いは通電しない）するように制御すれば、効果的に圧縮機内部に液冷媒が溜まることを防止でき、圧縮機の損傷を防止して信頼性を向上させることができる。また、液冷媒が溜まらない場合（室外気温度が高い場合や室外気温度が低い場合でも停止からの時間が短い場合は）は、電気ヒータに通電しないようにすれば、消費電力が低減できるとともに、圧縮機周辺に配置された電気部品等の温度上昇の抑制や電気ヒータに通電することによる温度上昇による電気ヒータの寿命の低下を抑制でき、信頼性と寿命が向上する。

第２の発明は、複数個の電気ヒータを設けた圧縮機、室外熱交換器、室外送風機、４方弁、絞り装置、室外気温度を検出する室外気温度検出装置を有する室外機と、室内熱交換器、室内送風機を有する室内機とを接続し、少なくとも冷房運転または除湿運転または暖房運転を行う空気調和装置において、前記圧縮機の停止時に、室外気温度と前記圧縮機停止からの経過時間に応じて、通電する前記電気ヒータの個数を変えるもので、例えば、圧縮機停止中の室外気温度が低い場合は、停止から電気ヒータの通電を開始するまでの時間を短くしかつ通電する電気ヒータの個数を増やし、圧縮機停止時の室外気温度が高い場合は、停止から電気ヒータの通電を開始するまでの時間を長くし（或いは通電しない）かつ通電する個数を減らすようにすれば、効果的に圧縮機内部に液冷媒が溜まることを防止でき、圧縮機の損傷を防止して信頼性を向上させることができる。また、液冷媒が溜まらない場合（室外気温度が高い場合や室外気温度が低い場合でも停止からの時間が短い場合は）は電気ヒータに通電しないあるいは通電する個数を制限するようにすれば、消費電力が低減できるとともに、圧縮機周辺に配置された電気部品等の温度上昇の抑制や電気ヒータに通電することによる温度上昇による電気ヒータの寿命の低下を抑制でき、信頼性と寿命が向上する。

第３の発明は、特に、第１又は第２の発明の室内機に、空気調和装置の運転停止時に、室外気温度に応じて室外機への通電を制御するリレー回路を設けたもので、例えば、室外気温度がかなり高い場合は、室外機への通電をやめることにより、停止時の待機電力が削減できる。

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、本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、本発明の実施の形態１における空気調和装置の冷凍サイクル図であり、図２は、同空気調和装置のフローチャートである。

図１において、本実施の形態における空気調和装置の室外機１には、電気ヒータであるクランクケースヒータ１１を設けた圧縮機２と、室外熱交換器３と、室外送風機４と、冷媒液管５ａと、冷媒ガス管６ａと、冷暖房切換用の四方弁７と、絞り装置８が設けられている。また、室外機１には、室外熱交換器３の温度を検出する室外熱交換器温度検出装置９と室外気温を検出する室外気温度検出装置１０が設けられている。

一方、室内機１２には、室内送風機１３と、室内熱交換器１４と、室内熱交換器１４の温度を検出する室内熱交換器温度検出装置１５と、部屋の室温を検出する室内吸込み温度検出装置１６と、居住者が希望する運転モード（冷房、除湿または暖房）、室温、運転あるいは停止、風量及び風向などを設定できる運転設定装置１７が設けられている。そして、室外機１と室内機１２とは接続配管５ｂ、６ｂで接続されて、冷凍サイクルが構成されている。

上記冷凍サイクルにおいて、冷房あるいは除湿運転時、圧縮機２から吐出された冷媒は四方弁７を介して室外熱交換器３へと流れ、室外送風機４により室外熱交換器３で室外空気と熱交換して凝縮液化し、次に、冷媒液管５ａを通って絞り装置８を通過することにより減圧された冷媒は、室内熱交換器１４で蒸発した後に、冷媒ガス管６ａを通り四方弁７を介して再び圧縮機２に吸入される。

暖房運転時は、圧縮機２から吐出された冷媒は、四方弁７を介して室内熱交換器１４へと流れ、室内送風機１３により、室内熱交換器１４で室内空気と熱交換して凝縮液化し、次に絞り装置８を通過することにより減圧された冷媒は、室外熱交換器３で蒸発した後に、四方弁７を介して再び圧縮機２に吸入される。

次に、本実施の形態における空気調和装置の制御について図２のフローチャートを用いて説明する。

図２において、居住者が、運転設定装置１７で冷房、除湿または暖房を選択し運転を開始後、停止すると（Ｓ２）すると、停止からの時間ＴｉｍｅＳの計数を開始し（Ｓ３）、室外気温度Ｔｈｏｕｔがある設定値１より高い場合は（ここでは、例えばＴｈｏｕｔ≧２０℃）（Ｓ５）、クランクケースヒータ１１に通電を行わない。室外気温度Ｔｈｏｕｔがある設定値２より低い場合は（ここでは、例えば、Ｔｈｏｕｔ＜−１０℃）（Ｓ６）、圧縮機２の停止からある設定時間１（ここでは、例えば３時間）経過後に（Ｓ７）、クランクケースヒータ１１に通電する（Ｓ８）。室外気温度Ｔｈｏｕｔがある設定値２より高く、ある設定値３より低い場合は（ここでは、例えば−１０℃≦Ｔｈｏｕｔ＜０℃）（Ｓ９）、圧縮機２の停止からある設定時間２（ここでは、例えば８時間）経過後に（Ｓ１０）、クランクケースヒータ１１に通電する（Ｓ１１）。

室外気温度Ｔｈｏｕｔがある設定値３より高く、ある設定値１より低い場合は（ここでは例えば０℃≦Ｔｈｏｕｔ＜２０℃）（Ｓ１２）、圧縮機２の停止からある設定時間３（ここでは、例えば１２時間）経過後に（Ｓ１３）、クランクケースヒータ１１に通電する（Ｓ１４）。圧縮機２が運転を開始すると、クランクケースヒータ１１への通電を解除す
る。

以上のように本実施の形態によれば、圧縮機２の停止時の室外気温度が低い場合は、停止からクランクケースヒータ１１への通電を開始するまでの時間を短くすることにより、効果的に圧縮機２内部に液冷媒が溜まることを防止でき、圧縮機２の損傷を防止して信頼性を向上させることができる。

また、液冷媒が溜まらない場合（室外気温度が高い場合や室外気温度が低い場合でも停止からの時間が短い場合は）は、クランクケースヒータ１１に通電しないことにより消費電力が低減できるとともに、圧縮機２周辺に配置された電気部品等の温度上昇の抑制や、クランクケースヒータ１１への通電による温度上昇による、クランクケースヒータ１１の寿命の低下を抑制でき、信頼性と寿命が向上する。

なお、ここでは、室外気温度で圧縮機２の温度を代用し制御しているが、直接圧縮機２の外郭に温度検出装置（図示せず）を取りつけても良いし、圧縮機２の吐出温度で判断しても同様の効果がある。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における空気調和装置の冷凍サイクル図であり、図４は、同空気調和装置のフローチャートである。上記第１の実施の形態における空気調和装置と同一部分については、同一符号を付して、その説明を省略する。

本実施の形態における空気調和装置は、圧縮機２に、出力が異なる複数の電気ヒータとして、クランクケースヒータ１１ａ、１１ｂを設けたもので、他の構成は、上記第１の実施の形態における空気調和装置と同一である。

次に、本実施の形態における空気調和装置の制御について、図４のフローチャートを用いて説明する。

図４において、居住者が、運転設定装置１７で冷房、除湿または暖房を選択し運転を開始後、停止すると（Ｓ２）すると、停止からの時間ＴｉｍｅＳの計数を開始し（Ｓ３）、室外気温度Ｔｈｏｕｔが、ある設定値１より高い場合は（ここでは、例えばＴｈｏｕｔ≧２０℃）（Ｓ５）、クランクケースヒータ１１ａ、１１ｂのいずれにも通電を行わない。

室外気温度Ｔｈｏｕｔが、ある設定値２より低い場合は（ここでは、例えばＴｈｏｕｔ＜−１０℃）（Ｓ６）、圧縮機２の停止からある設定時間１（ここでは、例えば３時間）経過後に（Ｓ７）、クランクケースヒータ１１ａ、１１ｂに通電する（Ｓ８）。

室外気温度Ｔｈｏｕｔがある設定値２より高く、ある設定値３より低い場合は（ここでは例えば−１０℃≦Ｔｈｏｕｔ＜−０℃）（Ｓ９）、圧縮機２の停止からある設定時間２（ここでは、例えば８時間）経過後に（Ｓ１０）、クランクケースヒータ１１ｂに通電する（Ｓ１１）。室外気温度Ｔｈｏｕｔがある設定値３より高く、ある設定値１より低い場合は（ここでは、例えば０℃≦Ｔｈｏｕｔ＜２０℃）（Ｓ１２）、圧縮機２の停止からある設定時間３（ここでは、例えば、１２時間）経過後に（Ｓ１３）、クランクケースヒータ１１ａに通電する（Ｓ１４）。そして、圧縮機２が運転を開始すると、クランクケースヒータ１１ａ、１１ｂへの通電を解除する。

また、本実施の形態では、クランクケースヒータ１１ｂの出力は、クランクケースヒータ１１ａより高く設定している。たとえば、クランクケースヒータ１１ａの出力は２０Ｗで、クランクケースヒータ１１ｂの出力は３０Ｗである。

以上のように本実施の形態によれば、圧縮機２の停止中の室外気温度が低い場合は、停止から電気ヒータ（クランクケースヒータ１１ａ、１１ｂ）への通電を開始するまでの時間を短くし、かつ通電する電気ヒータの個数を増やし、効果的に圧縮機２内部に液冷媒が溜まることを防止することができ、圧縮機２の損傷を防止して信頼性を向上させることができる。

また、液冷媒が溜まらない場合（室外気温度が高い場合や、室外気温度が低い場合でも停止からの時間が短い場合は）は、電気ヒータに通電しない、あるいは通電する出力を制限する（ここでは通電する電気ヒータの個数をかえる）ことにより、消費電力が低減できるとともに、圧縮機２の周辺に配置された電気部品等の温度上昇の抑制や、電気ヒータへの通電による温度上昇による、電気ヒータの寿命の低下を抑制でき、信頼性と寿命が向上する。なお、ここでは、室外気温度で圧縮機２の温度を代用し制御しているが、直接圧縮機２の外郭に温度検出装置（図示せず）を取りつけても良いし、圧縮機２の吐出温度で判断しても同様の効果がある。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における空気調和装置の制御ブロック図、図６は、同空気調和機のフローチャートである。尚、本実施の形態における空気調和装置の冷凍サイクル図は、上記実施の形態２における空気調和装置と同一なので、同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態における空気調和装置の制御について図５、６を用いて説明する。

図５、６において、本実施の形態における空気調和装置の室内制御装置１８には、居住者が希望する運転モード切替スイッチ１９（冷房、除湿または暖房）と、室内温度設定スイッチ２０と、運転停止スイッチ２１と、風量設定スイッチ２２と、風向設定スイッチ２３とで構成されている運転設定装置１７の信号と、室内熱交換器温度検出装置１５と、室内吸込み温度検出装置１６の信号と、室外機１からの信号をサンプリング時間毎に受けて室内送風機１３等の運転を決定する判定装置２４と、判定装置２４の信号により、室内送風機１３等の駆動や室外機１への信号（電圧やデータ）を制御するするリレー回路２５と、室外機１との信号の送受信を行う信号送受信装置２６を有している。

本実施の形態における空気調和装置の室外制御装置２７には、室外熱交換器温度検出装置９と、室外気温度検出装置１０の信号と、室内機１２からの信号をサンプリング時間毎に受けて室外送風機４、圧縮機２、絞り装置８、４方弁７、クランクケースヒータ１１ａ、１１ｂの運転を決定する判定装置２８と、判定装置２８の信号により、室外送風機４、圧縮機２、絞り装置８、４方弁７、クランクケースヒータ１１ａ、１１ｂ等の駆動や室内への信号（電圧やデータ）を制御するするリレー回路２９と、室内機１２との信号の送受信を行う信号送受信装置３０を有している。

図６において、居住者が、運転設定装置１７で冷房、除湿または暖房を選択し運転を開始後、停止すると（Ｓ２）すると、停止からの時間ＴｉｍｅＳの計数を開始し（Ｓ３）、室外気温度Ｔｈｏｕｔがある設定値１より高い場合は（ここでは、例えば、Ｔｈｏｕｔ≧２０℃）（Ｓ５）、リレー回路２５をオープンにし、室外機１への通電をＯＦＦする（Ｓ６）。

室外気温度Ｔｈｏｕｔがある設定値２より低い場合は（ここでは、例えば、Ｔｈｏｕｔ＜−１０℃）（Ｓ７）、圧縮機２の停止からある設定時間１（ここでは、例えば、３時間）経過後に（Ｓ８）、クランクケースヒータ１１ａ、１１ｂに通電する（Ｓ９）。

室外気温度Ｔｈｏｕｔが、ある設定値２より高く、ある設定値３より低い場合は（ここでは、例えば−１０℃≦Ｔｈｏｕｔ＜−０℃）（Ｓ１０）、圧縮機２の停止からある設定時間２（ここでは、例えば、８時間）経過後に（Ｓ１１）、クランクケースヒータ１１ｂに通電する（Ｓ１２）。

室外気温度Ｔｈｏｕｔがある設定値３より高く、ある設定値１より低い場合は（ここでは、例えば、０℃≦Ｔｈｏｕｔ＜２０℃）（Ｓ１３）、圧縮機２の停止からある設定時間３（ここでは、例えば、１２時間）経過後に（Ｓ１４）、クランクケースヒータ１１ａに通電する（Ｓ１５）。圧縮機２が運転を開始すると、クランクケースヒータ１１ａ、１１ｂの通電を解除する。

また、クランクケースヒータ１１ｂの出力は、クランクケースヒータ１１ａのそれより高く設定されている。ここでは、例えば、クランクケースヒータ１１ａの出力は２０Ｗ、クランクケースヒータ１１ｂの出力は３０Ｗである。

以上のように、本実施の形態によれば、圧縮機２の停止中の室外気温度がかなり高い場合は、室外機１への通電をやめることにより、停止時の待機電力が削減できる。また室外気温度が低い場合は、停止から、電気ヒータ（クランクケースヒータ１１ａ、１１ｂ）への通電を開始するまでの時間を短くしかつ通電する電気ヒータの個数を増やし、圧縮機２の停止時の室外気温度が少し高い場合は、停止から電気ヒータの通電を開始するまでの時間を長くしかつ通電する個数を減らすことにより、効果的に圧縮機２の内部に液冷媒が溜まることを防止でき、圧縮機２の損傷を防止して信頼性を向上させることができる。

また、液冷媒が溜まらない場合（室外気温度が少し高い場合や室外気温度が低い場合でも停止からの時間が短い場合は）は、通電する電気ヒータの個数を制限することにより、消費電力が低減できるとともに、圧縮機２の周辺に配置された電気部品等の温度上昇の抑制や電気ヒータへの通電による温度上昇による電気ヒータの寿命の低下を抑制でき、信頼性と寿命が向上する。

なお、ここでは室外気温度で圧縮機２の温度を代用し制御しているが、直接圧縮機２の外郭に温度検出装置（図示せず）を取りつけても良いし、圧縮機２の吐出温度で判断しても同様の効果がある。

以上のように本発明にかかる空気調和装置は、圧縮機へのヒータ通電量を制御し圧縮機内部への液冷媒の溜まりを防止しているので、多室型空気調和装置にも応用できる。

本発明の実施の形態１における空気調和装置の冷凍サイクル図同空気調和装置のフローチャート本発明の実施の形態２における空気調和装置の冷凍サイクル図同空気調和装置のフローチャート本発明の実施の形態３における空気調和装置の制御ブロック図同空気調和装置のフローチャート

符号の説明

１室外機
２圧縮機
３室外熱交換器
４室外送風機
７四方弁
８絞り装置
１０室外気温度検出装置
１１、１１ａ、１１ｂクランクケースヒータ（電気ヒータ）
１２室内機
１３室内送風機
１４室内熱交換器
２５リレー回路

Claims

電気ヒータを設けた圧縮機、室外熱交換器、室外送風機、４方弁、絞り装置、室外気温度を検出する室外気温度検出装置を有する室外機と、室内熱交換器、室内送風機を有する室内機とを接続し、少なくとも冷房運転または除湿運転または暖房運転を行う空気調和装置において、前記圧縮機の停止時に、室外気温度と前記圧縮機の停止からの経過時間に応じて、前記電気ヒータへの通電を制御するようにしたことを特徴とする空気調和装置。
複数個の電気ヒータを設けた圧縮機、室外熱交換器、室外送風機、４方弁、絞り装置、室外気温度を検出する室外気温度検出装置を有する室外機と、室内熱交換器、室内送風機を有する室内機とを接続し、少なくとも冷房運転または除湿運転または暖房運転を行う空気調和装置において、前記圧縮機の停止時に、室外気温度と前記圧縮機停止からの経過時間に応じて、通電する前記電気ヒータの個数を変えることを特徴とする空気調和装置。
室内機に、空気調和装置の運転停止時に、室外気温度に応じて室外機への通電を制御するリレー回路を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置。