JP2010071495A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】
外気温検出装置はその性質上外気に晒されていなければならないため、検出精度が室外環境に左右される。また室外熱交温検出装置もパイプ内部の冷媒の流れなどによって検出温度が左右される場合がある。これら検出温度のブレは着霜の正確な判定を妨げるが、それに加えて着霜位置や着霜量によっては前記温度検出装置が着霜を着霜と判定せず、結果として霜の成長を促し、非効率な運転や除霜時間の延長による温度低下といったデメリットがある。除霜の最適化を行えば使用者の快適性向上を実現できるが、除霜・着霜状態の正確な判別は難しく、霜が融けたあとも除霜運転が継続される場合や、霜が融けきる前に除霜運転が終了してしまう場合があった。
【解決手段】
本発明は、室外機に重量検出手段を設けることにより、熱交換器の重量変化から着霜状況を正確に読み取り、効果的な通常運転ならびに除霜運転を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、除霜手段を有する空気調和機に関する。

従来の空気調和機における運転制御のパラメータとしては設定温，現在室温，外気温，室外熱交換器温度（以下、熱交温），室内熱交温があり、前記各温度と制御部内のタイマによって計測される時間を主な入力値として運転を制御する。

通常、暖房運転時は室外空気中における水分が熱交換器に霜となって付着するため、暖房運転可能な空気調和機においては何らかの除霜手段を有し、通常運転とは別に除霜運転を行う。まず外気温と室外熱交温を入力値とし、両者の値をパラメータとして計算を行い着霜か否かの判定を行う。制御部での計算の結果、着霜判定が出ると空気調和器は通常運転を除霜運転に切り替える。その後、今度は内部タイマによる時間や室外熱交温をパラメータとして除霜終了か否かの判定を行い、除霜判定が出ると除霜運転を通常運転に切り替えるというのが従来の空気調和機の制御であった。従来の空気調和機における除霜対策としては、除霜後の凝結水を熱交換器から逃がす構造や、除霜補助のための別熱源設置などがある。

特開平３−２５１６９３号 特開平１−１１８０８０号

外気温検出装置はその性質上外気に晒されていなければならないため、検出精度が室外環境に左右される。また室外熱交温検出装置もパイプ内部の冷媒の流れなどによって検出温度が左右される場合がある。これら検出温度のブレは着霜の正確な判定を妨げるが、それに加えて着霜位置や着霜量によっては前記温度検出装置が着霜を着霜と判定せず、結果として霜の成長を促し、非効率な運転や除霜時間の延長による温度低下といったデメリットを使用者に与える場合がある。

除霜の最適化を行えば使用者の快適性向上を実現できるが、従来の対策では除霜・着霜状態の正確な判別は難しく、霜が融けたあとも除霜運転が継続される場合や、霜が融けきる前に除霜運転が終了してしまう場合があった。

そこで本発明は、室外機に重量検出手段を設けることにより、熱交換器の重量変化から着霜状況を正確に読み取り、効果的な通常運転ならびに除霜運転を行うことを目的とする。

そこで本発明の空気調和機は、回転数可変式圧縮機，室外熱交換器，減圧装置および室内熱交換器を順次接続したパイプと、室外送風装置と室内送風装置と、室外空気温度検出装置と室外熱交換器温度検出装置と、室内温度検出装置と、制御部を備え、除霜手段を有する空気調和機において、室外機に少なくとも一つの重量検出手段を持ち、前記重量検出手段が読み取った重量をパラメータの一つとして運転の制御を行う。

着霜状況を正確に読み取り、効果的な通常運転ならびに除霜運転を行うことができる。

図１に示す構成は本発明の実施例である。重量検出手段６は室外機２の内部、室外熱交換器５の下部に設けられ、室外機制御部４と接続される。重量検出手段６が読み取った重量値は外気温検出装置７が読み取った外気温、室外熱交温検出装置８が読み取った熱交温と共に室外機制御部４に送られる。室外機制御部４は室内機１における室内機制御部３と接続されており、運転を制御する。

図２に本発明における暖房運転時の制御内容を示す。

暖房運転中、外気温がある特定の値１１より低いときは外気低温と判断し（Ｓ１）、重量検出手段が熱交換器の重量値１２をパラメータとして制御部へ送信する。重量検出手段は常時起動していても良いし外気低温時のみ起動させても良いが、後者の場合は待機電力を抑えることができコスト面でのメリットがある。制御部には通常時（無着霜時）の熱交換器の固定重量値１２ａが記録されており、新たに読み取った重量値との比較が行われる。制御部では外気温と熱交温に加え、重量値をパラメータとして着霜の判定が行われる。外気温と熱交温が特定の範囲内の値１３に含まれ（Ｓ２）、かつ重量値の増加分１２−１２ａが、ある一定の値１４を越える（Ｓ３）と、それを着霜によるものと判断し着霜判定（Ｓ４）を出す。

また、着霜があるにも関わらず、それが外気温検出装置や熱交温検出装置に反映されない場合を想定し、外気温や熱交温がある一定の範囲外にあっても重量値の増加分が特定の値１５を越えた（Ｓ５）場合は着霜判定を出す。

着霜判定が出ると通常暖房運転を除霜運転に切り替える（Ｓ６）。

除霜運転が開始されると一定時間毎に再度重量値１２の読み込みが行われる。その重量値の変化と熱交温によって、まだ着霜がある・着霜はほとんどないが熱交換器に凝結水が残っている・着霜も凝結水の残りもほとんどない等の判定を行い、その判定にあわせて運転を制御する。以下に詳細を示す。

除霜運転開始後、重量値の増加分１２−１２ａが特定の値１６以上の間は、除霜とそれに伴う凝結水の排出が順調に行われているものと判断し除霜運転を続行する。そして重量値の増加分１２−１２ａが、ある特定の値１６を下回る（Ｓ７）と、除霜が終了に近づいていると判断して除霜運転終了の可否判定を始める。

熱交温が特定の値１７を越える（Ｓ８）と着霜なしと判断するが、その時点で重量値の増加分１２−１２ａが特定の値１８を越えている（Ｓ９）場合は熱交換器に凝結水の残りがあると判断して、まだ通常運転（暖房運転）への切り替えは行わず、凝結水を室外機の外へ排出するために室外機のファン回転数を上げる、または圧縮機の回転数を下げるなどといった通常運転に向けた準備運転を行う（Ｓ１０）。準備運転中は再度重量値を読み込み凝結水の有無を判定する。重量値の増加分１２−１２ａが特定の値１８より小さくなると除霜終了判定を出す（Ｓ１１）が、準備運転の時間が特定の値１９を越えた（Ｓ１２）場合は強制的に準備運転終了判定を出す（Ｓ１３）。この判定が出た場合は、制御部で熱交換器を凝結水が残りやすいものと判断し、以降は準備運転終了判定のパラメータである１９に対し、値を小さくする等の補正を行う（Ｓ１４）。

熱交温が特定の値１７を越え、かつ重量値の増加分１２−１２ａが特定の値２０以下になる（Ｓ１５）と着霜，凝結水の残り共になしと判断し、除霜終了判定を出す。

また熱交温が特定の値１７より小さい場合でも、重量の増加分１２−１２ａが特定の値２１以下になる（Ｓ１６）と、除霜の完了が熱交温に反映されていないものと判断して、除霜終了判定を出す。

除霜終了判定もしくは準備運転終了判定が出ると、通常暖房運転を再開する（Ｓ１７）。

暖房運転中は上記ルーチン（Ｓ１〜Ｓ１７）を繰り返し行う。これにより、着霜の度に着霜状況と除霜状況に応じた正確な運転の制御が可能となる。

図３に本発明の室外機における重量検出手段周辺の構造の一例を示す。

重量検出手段６が室外熱交換器５下部に設置され、室外機制御部４へと接続されている。着霜状況を正確に把握するため重量検出手段は３点に設置されている。ただし重量検出手段の数を限定する必要はない。重量検出手段６は内部に異物が侵入しないよう被覆され、また温度変化に伴う故障や結露を防ぐため断熱材で覆われている。

図５に示すのは本発明における室外熱交換器上部を側面から見た様子である。室外熱交換器５と室外機制御部４の上部には、熱交換器と室外機の筐体２１とが接触しないように空間２２が設けられている。これにより、例えば室外機の筐体の上に物を置かれた場合や雪が積もった場合に、その重量変化が着霜によるものと誤って読み取られるのを防ぐことができる。

図６に示すように室外熱交換器５下部と重量検出手段６の間には露受け部３０が設置され、除霜運転時に発生する凝縮水３１が重量検出手段にかかるのを防ぐ構造となっている。さらに露受け部３０には勾配３２と穴３３が設けられ、凝縮水３１をスムーズに室外機の外へ流す構造となっている。また、露受け部を別部品にすることによって室外機の大きな構造変化を防ぐことが可能となり、前記露受け部と重量検出手段を外せば、例えばあまり除霜運転の細やかな制御を必要としない温暖な地域などにも室外機をそのまま販売することが可能となり、製造者にとっては汎用性の増加，使用者にとっては余計なコストアップの防止を図ることができる。

以上で実施例の説明を終えるが、本発明の実施形態は上記内容に限定されるものではない。熱交換器の下部に直接重量検出手段を設けてもよいし、また熱交換器の重量変化が読み取れるならば室外機の外部に重量検出手段があってもよい。読み取った重量値の通信方法についても必ずしも有線方式である必要はなく無線方式でもよい。

本発明実施例の一例（イメージ図）。 本発明における暖房運転フロー。 本発明実施例の一例（構造図）。 本発明における室外機上部側面図。 本発明実施例の一例（構造詳細図）。

符号の説明

１ 室内機
２ 室外機
３ 室内機制御部
４ 室外機制御部
５ 室外熱交換器
６ 重量検出手段
７ 外気温検出装置
８ 室外熱交温検出装置
３０ 露受け部
３１ 凝縮水

Claims (11)

1. 回転数可変式圧縮機，室外熱交換器，減圧装置および室内熱交換器を順次接続したパイプと、室外送風装置と室内送風装置と、室外空気温度検出装置と室外熱交換器温度検出装置と、室内温度検出装置と、制御部を備え、除霜手段を有する空気調和機において、室外機に少なくとも一つの重量検出手段を持ち、該重量検出手段が読み取った重量をパラメータの一つとして運転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、重量検出手段が読み取った重量値に基づき、特に通常運転と除霜運転の制御をすることを特徴とする空気調和機。
3. 請求項２において、重量検出手段が熱交換器下部に設置され、該熱交換器と室外機筐体との間に物理的接触のない空間が設けられていることを特徴とする空気調和機。
4. 請求項２あるいは請求項３において、重量検出手段と熱交換器の間に露受け構造が設けられており、該露受け構造が勾配と穴を有していることを特徴とする空気調和機。
5. 請求項２において、室外温度検出装置が読み取った外気温と、室外熱交換器温度検出装置が読み取った熱交温がある一定の範囲内にあり、かつ特定量以上の重量値の増加があると除霜運転を開始することを特徴とする空気調和機。
6. 請求項２あるいは５において、除霜運転中に熱交温が特定の値を越え、かつ読み取った重量値と除霜運転開始時の重量値との差が特定量以上ならば、除霜運転を終了し通常運転を開始することを特徴とした空気調和機。
7. 請求項２，請求項５あるいは請求項６において、除霜運転中に熱交温が特定の値を越え、かつ読み取った重量値と除霜運転開始時の重量値との差が特定量以下ならば、圧縮機回転数を落とす運転を始めることを特徴とする空気調和機。
8. 請求項２，請求項５，請求項６あるいは請求項７において、除霜運転中に熱交温が特定の値を越え、読み取った重量値と除霜運転開始時の重量値との差が特定量以下ならば、室外送風装置の回転数を上げる運転を始めることを特徴とする空気調和機。
9. 請求項７あるいは請求項８において、読み取った重量値と除霜運転開始時の重量値との差が特定量を越える前に、特定の時間が経過した場合、通常暖房運転を開始することを特徴とした空気調和機。
10. 請求項７あるいは請求項８あるいは請求項９に記載の特定量を補正する制御機構を持つことを特徴とする空気調和機。
11. 請求項２，請求項５，請求項６，請求項７，請求項８，請求項９あるいは請求項１０において、除霜運転中に熱交温が特定の値以下をとっている場合でも、読み取った重量値と除霜運転開始時の重量値との差が特定量以上ならば除霜運転を終了し、通常運転を開始することを特徴とした空気調和機。

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