JP2009092353A

JP2009092353A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2009092353A
Application number: JP2007266020A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Daisaka; 恒台坂; Norio Miyazaki; 則夫宮崎
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2009-04-30

Abstract

【課題】
除霜運転後に圧縮機を止めずに四方弁を切り替えて暖房運転を行う場合において、除霜運転時に高圧側と低圧側の圧力差が大きいと四方弁切り替え失敗を起こし、暖房運転の休止時間が延びることで快適性を低下させる問題があった。
【解決方法】
除霜運転中に室外熱交換器の温度と室内熱交換器の温度差が所定温度以上になると室外ファンを回転し始め、凝縮圧力を下げることによって圧力差を小さくして四方弁切り替え失敗を低減させることによって、暖房運転の休止時間を短縮して快適性を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機に係り、より詳細には、除霜運転終了時に圧縮機を止めずに四方弁を切り替える場合において四方弁の切り替え失敗を低減させるものに関する。

従来技術として、特開２００６−２２６５６８号公報に記載された空気調和機では、暖房運転から除霜運転に切り替わる際に除霜運転による暖房運転の休止時間を短縮するために圧縮機を止めずに四方弁を切り替えるために四方弁を切り替える前に膨張弁を一定時間全開にすることにより、圧力差を小さくさせるためのものである。

また、特願平０５−３２０６２９号公報に記載された空気調和機では、除霜運転終了後に圧縮機を停止させて四方弁を切り替える際に、圧縮機を停止させると同時に室外ファンを回転して室外熱交換器を冷却することで高圧側と低圧側の圧力差を急激に低下させることで四方弁の切り替えを早め、暖房運転の休止時間を短縮するものである。

特開２００６−２２６５６８号公報特願平０５−３２０６２９号公報

前記空気調和機では、いずれも除霜運転を短縮させることで快適性を向上させるための技術であるが、除霜運転終了後に圧縮機を停止させていたので更なる快適性を向上させるには除霜運転終了後に圧縮機を止めずに四方弁を切り替えることが望ましい。しかし、その際に高圧側と低圧側の圧力差が大きいと四方弁の切り替え失敗を引き起こし、結果として暖房運転の休止時間が延びることで快適性を低下させてしまう。

そこで本発明では、除霜運転後に圧縮機を止めずに四方弁を切り替えて暖房運転を行う場合において、除霜運転中に室外熱交換器の温度と室内熱交換器の温度差が所定温度以上になると室外ファンを回転し始め、凝縮圧力を下げることによって圧力差を小さくして四方弁切り替え失敗を低減させることによって、暖房運転の休止時間を短縮して快適性を向上させることを目的とする。

請求項１の空気調和機は、圧縮機，四方弁，室外熱交換器，室内熱交換器，膨張弁を備えた冷凍サイクルを有し、除霜運転終了後圧縮機を停止させずに四方弁を切り替える制御を有する空気調和機において、室外熱交換器の温度を検知する温度検知手段と室内熱交換器の温度を検知する温度検知手段を備え、室外ファンの運転を停止して行う室外熱交換器の除霜運転で、前記の二つの温度検知手段の温度差が所定の温度以上を検知したときに圧縮機の運転を継続したまま室外ファンを回転し始めることである。

また、請求項２の空気調和機は、請求項１の空気調和機において、室外熱交換器の温度を検知する温度検知手段が複数個あることである。

また、請求項３の空気調和機は、請求項１または請求項２のいずれかにおいて、室外ファンが回転数制御可能なモータを使用することによって、室外熱交換器の温度と室内熱交換器の温度の温度差に応じて回転数制御を行うことである。

また、請求項４の空気調和機は、請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、室外熱交換器の温度と室内熱交換器の温度の温度差が所定温度以上を検知したときに前記室外ファンの運転を開始するとともに、温度差に応じて圧縮機の回転数を制御することである。

以上のように本発明による空気調和機では、請求項１において、所定の温度以上になると室外ファンが回転し始めるので室外熱交換器が冷却されて凝縮圧力が低下するので、高圧と低圧の圧力差が低下することにより四方弁の切り替え失敗が低減される。また、従来は四方弁が切り替わってから室外ファンが回転し始めていたので暖房運転復帰直後の暖房運転は蒸発側の吸熱量が十分でなかったので、四方弁が切り替わる前から室外ファンが回転することによって前記吸熱量が増加するので、暖房運転復帰後の暖房能力の立ち上がりが早くなる。

また、請求項２の空気調和機は、請求項１において、室外熱交換器の複数箇所の温度を検知するので除霜状態をより細かく判定できるので、室外ファンを回転し始めるタイミングをより適正に判定することにより除霜時間の遅延を防ぐことが可能となる。

また、請求項３の空気調和機は、請求項１〜請求項２のいずれかにおいて、室外ファンの回転数を温度差に応じて制御することにより圧力差が制限以上になるのを防ぐとともに圧力差が小さい場合には低風量にすることにより除霜時間の遅延を防ぐことができる。

また、請求項４の空気調和機は、請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、圧縮機の回転数を温度差に応じて制御することにより、たとえば急激な圧力上昇を防止することができるので四方弁切り替え失敗をより低減できることによって除霜時間の遅延を防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は実施の形態による空気調和機の冷凍サイクルおよび構成部品図、図２は圧縮機，膨張弁，室外ファン，室内ファン，四方弁の制御を説明するためのタイムチャート図、図３は本発明の請求項１における除霜運転時の空気調和機の制御動作を示すフローチャート図である。図１において、１は圧縮機、２は圧縮機より吐出する冷媒を冷房運転（もしくは除霜運転），暖房運転に合わせて切り替える四方弁、３は室外熱交換器、４は膨張弁、５は室内熱交換器、６は室外ファン、７は室内ファン、８は室外熱交換器の温度を検知する温度検知装置、９は室内熱交換器の温度を検知する温度検知装置、１０は除霜運転時の除霜状態を検知するために室外熱交換器の出口の温度を測定する温度検知装置で、これらは順次配管接続され冷凍サイクルである冷媒回路を形成している。

本発明における除霜運転を図１〜図３を用いて説明する。

暖房運転時、室外熱交換器３が着霜すると、室外熱交換器出口温度検知装置１０の温度が低下するので、所定温度以下になったら着霜状態と判断して除霜運転へ移行する。暖房運転から除霜運転へ切り替わるときは、圧力差を低下させるために圧縮機１の回転数を所定時間をかけて減速させ、四方弁２を切り替える。なお、その際は室外ファン６および室内ファン７および膨張弁４は暖房運転時の状態を維持し、四方弁２が切り替わるときに室外ファン６および室内ファン７は停止し、膨張弁４は全開となる。

四方弁２が切り替わり除霜運転に移行すると、圧縮機１は回転数を高めて高温高圧のガス冷媒を室外熱交換器３に送り、そのガス冷媒が室外熱交換器３で凝縮して放熱することで除霜される。凝縮された冷媒は膨張弁４を通ることで膨張され、低圧の気液２相状態となって室内熱交換器５に流入する。その後、冷媒は室内熱交換器５でガス状態となって四方弁２を通り、圧縮機１へ戻る。除霜が進んでくると、室外熱交換器３の除霜が終了した場所から温度が上昇してくるので高圧側の圧力が次第に上昇してくる。室外熱交換器３全体で除霜が終了する頃には圧縮機１から吐き出される高温高圧のガス冷媒がほとんど放熱されずに室外熱交換器３の出口まで到達するので、室外熱交換器３の出口の温度が急上昇する。そのような理由から、室外熱交換器３の出口に設けられた室外熱交換器出口温度検知装置１０の温度が所定温度以上となれば除霜終了と判断できる。本発明において、除霜運転終了と判断し暖房運転へ復帰するときは、除霜運転時間の短縮による快適性向上を目的に圧縮機１を止めずに四方弁２を切り替える制御を行う。その際、四方弁２を切り替える際に高圧側圧力と低圧側圧力の圧力差が大きいと、四方弁２の切り替え失敗を起こして四方弁２の状態が除霜運転（冷房運転）のままとなってしまい、その後、室外熱交換器温度検知装置８および室内熱交換器温度検知装置９によって四方弁切り替え失敗と判定して圧縮機を停止させる。その後、冷凍サイクルの圧力差を小さくさせるために再起動まで所定時間停止することになるが、その間に暖房運転がされないことになるので室内温度が低下して快適性を低下させてしまう。そこで本発明では除霜終了付近での圧力差を小さくさせるために、圧力と相関関係がある温度に着目して、室外熱交換器３の温度と室内熱交換器５の温度の温度差が所定以上となったら圧力が高いと判断して、室外ファン６を回転し始めることによって、凝縮温度すなわち高圧側圧力を下げることにより圧力差を低下させる。具体的なフローチャートは図３に示すとおり、四方弁２が暖房から冷房（除霜）へ切り替わり除霜運転が開始すると、まず室外熱交換器温度Ｔｏと室内熱交換器Ｔｉを逐次検知して、その温度差がＴ１以上となったら室外ファン６を回転し始める。その後、室外熱交換器出口温度Ｔｏ＿ｏｕｔを逐次検知して、その温度がＴ２以上となったら除霜終了と判断して四方弁２を切り替える。

また、請求項２に記載の空気調和機による実施の形態を図４に示す。室外熱交換器３の温度を複数箇所検知するのは、除霜状態をより詳細に検知して室外ファン６を回転し始めるタイミングをより適正にすることが可能にできるためである。具体的な温度検知の場所は例えば室外熱交換器３の中間を基準とすると、それより入口側に設けた温度検知装置８ａと、それより出口側に設けた温度検知装置８ｂである。除霜運転が始まると、まず圧縮機１から吐き出された高温高圧のガス冷媒が室外熱交換器３の入り口から入るので、除霜は室外熱交換器３の入り口に近いほど早く進む。室外ファン６を回転し始める理想的なタイミングとは、除霜時間の遅延をなるべく最小限に留めながら凝縮温度を下げて圧力差を小さくできる時期であり、その時期とは除霜がほぼ終了する間際であるので、温度検知装置８ａと温度検知装置８ｂの温度差が所定以下となったら除霜終了が近いと判断できる。

また、請求項３に記載の空気調和機による実施では、前記の室外ファン６のファンモータを室外熱交換器３の温度と室内熱交換器５の温度の温度差に応じて回転数を制御することであり、そのフローチャートを図５に示す。温度差に応じて回転数すなわち風量を変化させることができるので、凝縮温度を無駄に下げることを防止できるので除霜時間の遅延を防ぐことが可能となる。

また、請求項４に記載の空気調和機による実施では、除霜運転時において室外熱交換器３の温度と室内熱交換器５の温度の温度差がＴ１以上となって室外ファン６が回転し始めたあと、温度差がＴ３以上となった場合に圧縮機回転数を制御することであり、そのフローチャートを図６に示す。外ファン６が回転数することによる凝縮温度の低下の効果が小さい場合に有効であり、例えば急激な圧力差の上昇を抑えることが出来る。

本発明の実施の形態における空気調和機の構成図である。本発明の実施の形態における空気調和機の除霜運転時のタイムチャート図である。本発明の実施の形態における空気調和機の除霜運転時のフローチャート図である。本発明の実施の形態における請求項２の場合の空気調和機の構成図である。本発明の実施の形態における請求項３の場合のフローチャート図である。本発明の実施の形態における請求項４の場合のフローチャート図である。

符号の説明

１圧縮機
２四方弁
３室外熱交換器
４膨張弁
５室内熱交換器
６室外ファン
７室内ファン
８室外熱交換器温度検知装置
９室内熱交換器温度検知装置
１０室外熱交換器出口温度検知装置
１１制御装置

Claims

圧縮機，四方弁，室外熱交換器，室内熱交換器，膨張弁を備えた冷凍サイクルを有し、除霜運転終了後圧縮機を停止させずに四方弁を切り替える制御を有する空気調和機において、室外熱交換器の温度を検知する温度検知手段と室内熱交換器の温度を検知する温度検知手段を備え、室外ファンの運転を停止して行う室外熱交換器の除霜運転で、前記の二つの温度検知手段の温度差が所定の温度以上を検知したときに圧縮機の運転を継続したまま室外ファンを回転し始めることを特徴とする空気調和機。
前記冷凍サイクルにおいて、室外熱交換器の温度を検知する温度検知手段が複数個あることを特徴とする空気調和機。
前記冷凍サイクルにおいて、室外ファンが回転数制御可能なモータを使用することによって、室外熱交換器の温度と室内熱交換器の温度の温度差に応じて回転数制御を行うことを特徴とする請求項１または請求項２の空気調和機。
前記冷凍サイクルにおいて、室外熱交換器の温度と室内熱交換器の温度の温度差が所定温度以上を検知したときに前記室外ファンの運転を開始するとともに、温度差に応じて圧縮機の回転数を制御することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの空気調和機。