JP2010107058A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍サイクルの正常・異常を精度良く検知できる空気調和機を提供する。
【解決手段】圧縮機２、四方弁３、減圧手段４、室外側熱交換器５、室外ファン６により構成された室外機１と、室外機１と接続配管１２を介して接続されると共に、室内側熱交換器８、室内ファン９、室内配管温検知手段１０、室内温検知手段１１により構成された室内機７とからなり、室外機１に隣接すると共に室内側熱交換器５と減圧手段４の間に設置された二方弁１３と、室外機１に隣接すると共に室内側熱交換器８と四方弁３の間に設置された三方弁１４を有し、設置直後に閉塞検知運転を行い、閉塞検知運転開始から一定時間運転を行った後、室内配管温検知手段１０と室内温検知手段１１のそれぞれで検知された温度の差を確認し、温度差が所定の温度を下回る場合に、冷凍サイクルの閉塞を検知するもので、短時間で、冷凍サイクルの異常を高精度で検知することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機に関するもので、特に、ヒートポンプ運転による冷暖房運転時において、冷凍サイクルの閉塞を検知することのできる空気調和機に関するものである。

従来、この種の空気調和機の制御方法は、冷凍サイクル内に異物が詰まった場合などの不具合を想定して、圧縮機を保護するために、圧縮機の表面温度あるいは運転電流がある一定値を超えた場合に、圧縮機の運転を停止する手法や、コストダウンの為に、室温と室内側熱交換器の温度との温度差を検出し、前記温度差が所定温度以内である場合、圧縮機を停止するように制御している（例えば、特許文献１参照）。

図３は、上記特許文献１に記載された従来の空気調和機の制御方法を示すフローチャートである。図３に示すように、空気調和機が冷房又は暖房で運転開始され、圧縮機の運転が３０分以上経過したかどうか判断し、経過している場合に吐出温度が１１５℃以下で、室温と室内熱交換器温度との温度差が２℃以内、もしくは外気温と室外熱交換器温度との温度差が２℃以内の場合、冷凍サイクル内を冷媒が流れていない状態、すなわち冷凍サイクルから多量のガスが抜けた完全なガス抜け状態か、電子膨張弁が閉のままロックしたか、もしくは弁に異物が混入し全閉状態か、または二方弁、三方弁の開け忘れなどの不具合と判断することができ、圧縮機を停止し、保護することができるようになっている。
特開２００３−９０５８２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の空気調和機は、毎運転ごとに室内温度と室内熱交換器温度の温度差を確認するため、室内外の温度や配管長等、外部条件によっては冷凍サイクルに異常がないにもかかわらず所定の温度差が生じず、冷凍サイクルに異常が発生したと誤検知するといった課題があった。

また、冷凍サイクル内での詰まりや二方弁・三方弁の開け忘れ等は基本的に空気調和機設置直後に集中的に発生するものであり、毎運転ごとに確認を行うのは誤検知のリスクを拡大するという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、冷凍サイクルに異常が発生しやすい空気調和機設置直後に限定して閉塞検知運転を実施し、より短時間で精度よく異常を検知することのできる空気調和機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、本発明の空気調和機は、圧縮機、四方弁、減圧手段、室外側熱交換器、室外ファンにより構成された室外機と、前記室外機と接続配管を介して接続されると共に、室内側熱交換器、室内ファン、室内配管温検知手段、室内温検知手段により構成された室内機とからなり、前記室外機に隣接すると共に前記室内側熱交換器と前記減圧手段の間に設置された二方弁と、前記室外機に隣接すると共に前記室内側熱交換器と前記四方弁の間に設置された三方弁を有する空気調和機において、設置直後最初の運転時に閉塞検知運転を行い、前記閉塞検知運転開始から一定時間運転を行った後、前記室内配管温検知手段と前記室内温検知手段のそれぞれで検知された温度の差を確認し、前記温度差が所定の温度を上回る場合に、冷凍サイクルの正常を認識後通常運転に移行し、前記温度差が前記所定の温度を下回る場合に、冷凍サイクルの閉塞を検知するもので、短
時間で、冷凍サイクルの異常を高精度で検知することができる。

本発明の空気調和機は、冷凍サイクル異常の最も発生しやすい設置直後に閉塞検知運転を実施することで、より高い精度にて冷凍サイクルの正常・異常を判断することが可能となる。

第１の発明は、圧縮機、四方弁、減圧手段、室外側熱交換器、室外ファンにより構成された室外機と、前記室外機と接続配管を介して接続されると共に、室内側熱交換器、室内ファン、室内配管温検知手段、室内温検知手段により構成された室内機とからなり、前記室外機に隣接すると共に前記室内側熱交換器と前記減圧手段の間に設置された二方弁と、前記室外機に隣接すると共に前記室内側熱交換器と前記四方弁の間に設置された三方弁を有する空気調和機において、設置直後最初の運転時に閉塞検知運転を行い、前記閉塞検知運転開始から一定時間運転を行った後、前記室内配管温検知手段と前記室内温検知手段のそれぞれで検知された温度の差を確認し、前記温度差が所定の温度を上回る場合に、冷凍サイクルの正常を認識後通常運転に移行し、前記温度差が前記所定の温度を下回る場合に、冷凍サイクルの閉塞を検知するもので、短時間で、冷凍サイクルの異常を高精度で検知することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の空気調和機において、運転開始から一定時間運転を行った後、室内配管温検知手段と室内温検知手段のそれぞれで検知された温度の差を確認し、前記温度差が所定の温度を下回る場合に、室内ファンの回転数を一定回転数以内に規制し、さらに一定時間、前記室内配管温検知手段と前記室内温検知手段のそれぞれで検知された温度の差を確認することで、冷凍サイクルの閉塞を検知するもので、冷凍サイクルが正常状態にもかかわらず温度差のつきにくい場合に、より確実に温度差を生じさせることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の圧縮機に運転周波数が変えられるインバータ方式を採用し、運転開始から一定時間運転を行った後、室内配管温検知手段と室内温検知手段のそれぞれで検知された温度の差を確認し、前記温度差が所定の温度を下回る場合に、前記圧縮機の運転周波数を一定周波数以上に規制し、さらに一定時間前記室内配管温検知手段と前記室内温検知手段のそれぞれで検知された温度の差を確認することで、冷凍サイクルの閉塞を検知するもので、冷凍サイクルが正常状態にもかかわらず温度差のつきにくい場合に、より確実に温度差を生じさせることができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の減圧手段に電子式膨張弁を搭載し、運転開始から一定時間運転を行った後、室内配管温検知手段と室内温検知手段のそれぞれで検知された温度の差を確認し、前記温度差が所定の温度を下回る場合に、前記減圧手段の開度を一定数以内に規制し、さらに一定時間前記室内配管温検知手段と前記室内温検知手段のそれぞれで検知された温度の差を確認することで、冷凍サイクルの閉塞を検知するもので、冷凍サイクルが正常状態にもかかわらず温度差のつきにくい場合に、より確実に温度差を生じさせることができる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の室内ファンに最低運転回転数を設定し、閉塞検知運転中は、前記室内ファンを、常に一定回転数以上で運転するもので、冷凍サイクルが異常状態にもかかわらず温度差が生じてしまい、正常と誤検知することを防止することができる。

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における空気調和機の冷凍サイクルの構成図、図２は、同空気調和機の制御方法を示すフローチャートである。

図１、２において、本実施の形態における空気調和機は、室外機１と、室外機１に、接続配管１２を介して接続された室内機７から構成され、室外機１は、圧縮機２と、四方弁３と、減圧手段４と、室外側熱交換器５と、室外ファン６により構成されており、室内機７は、室内側熱交換器８と、室内ファン９と、室内側熱交換器８の配管温度を検知する室内配管温検知手段１０と、室内側熱交換器８に流入する室内の温度を検知する室内温検知手段１１により構成されている。本実施の形態では、圧縮機２に、運転周波数が変えられるインバータ方式を、減圧手段４に、電子式膨張弁をそれぞれ採用している。

室外機１の外側には、室内機７と接続配管１２を通じて接続するための二方弁１３と、三方弁１４が備え付けられており、二方弁１３は減圧手段４と、三方弁１４は四方弁３とそれぞれ接続しており、冷凍サイクルを構成している。

以上のように構成された本実施の形態における空気調和機の動作及び作用を説明する。

空気調和機の設置が完了し、電源投入され暖房または冷房運転にて運転開始されるとまず閉塞検知運転を行う。ここで通常制御の暖房運転の場合、室内の快適性確保のため、室内温が低い場合等においては、室内ファン９を停止し、室内配管温検知手段１０が一定温度（例えば２０℃）を超えてから室内ファン９を運転するようにしているが、二方弁１３のみが閉塞された場合のように室外側から室内側に一定量の冷媒が流れる際には閉塞状態にもかかわらず室内配管温検知手段１０が上昇したまま温度が下がらないケースが発生するため、閉塞検知運転中は微少回転数（例えば４００ｒｐｍ）の最低運転回転数が設定されており、冷媒が継続的に循環しない場合に、室内配管温検知手段１０と室内温検知手段１１に温度差が生じるのを防ぐ。

この状態で一定時間（例えば暖房時は２０分、冷房時は５分）通常の制御にてそれぞれ暖房運転または冷房運転を行う。一定時間が経過すると、室内配管温検知手段１０と室内温検知手段１１で検知された温度を確認し、両者の温度差が一定温度（例えば４Ｋ）を超えている場合には、冷凍サイクルに詰まり・閉塞等はなく正常であると判定し、閉塞検知運転の実施を終了する。

一方、室内配管温検知手段１０と室内温検知手段１１のそれぞれで検知された温度の差が一定温度以内の場合、冷凍サイクルに詰まり・閉塞等が発生している可能性が高いが、各種デバイスの運転設定による影響の可能性があるため、より温度差をつけることができるように圧縮機２の運転周波数と、室内ファン９の運転回転数と、減圧手段４の開度を調整する。圧縮機２については、圧縮機２の運転周波数に最低運転周波数（例えば、暖房時は７０Ｈｚ、冷房時は４０Ｈｚ）を設定し、通常制御中この周波数未満で運転を行っていた場合、最低運転周波数まで周波数を上昇させ運転を行う。

室内ファン９については、室内ファン９の運転回転数に最高運転回転数（例えば１０００ｒｐｍ）を設定し、通常制御中この回転数を超えて運転を行っていた場合、最高運転回転数まで回転数を下げて運転を行う。減圧手段４については、減圧手段４の開度に最高運転開度（例えば２８０パルス）を設定し、通常制御中この開度を超えて運転を行っていた場合、最高運転開度まで開度を調整して運転を行う。

このように、冷凍サイクルが正常ならば確実に一定の温度差が生じることを検証した運転モードにて閉塞検知運転を実施する。このような運転モードにて最大一定時間（例えば暖房時は５分、冷房時は２分）暖房運転または冷房運転を行う。この一定時間中は、常に室内配管温検知手段１０と室内温検知手段１１とで温度を監視し、両者で検知された温度の差が一定温度（例えば４Ｋ）を超えた場合には、冷凍サイクルに詰まり・閉塞等はなく正常であると判定し、閉塞検知運転の実施を終了する。

一方、一定時間に到達してもなお一定温度以内の場合、冷凍サイクルに異常が発生したと判定し、異常表示を行い空気調和機の運転を停止する。

なお、本実施の形態で述べた各種材料や数値などは必ずしもこれに限定されるものではなく、所定の役割を果たすことができるならば別の材料や数値で何ら問題はない。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、設置直後に冷凍サイクルの正常・異常を短時間で判定できるため、室内機と室外機が分離されている空気調和機全般に適用可能である。

本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクルの構成図 同空気調和機の制御方法を示すフローチャート 従来の空気調和機の制御方法を示すフローチャート

符号の説明

１ 室外機
２ 圧縮機
３ 四方弁
４ 減圧手段
５ 室外側熱交換器
６ 室外ファン
７ 室内機
８ 室内側熱交換器
９ 室内ファン
１０ 室内配管温検知手段
１１ 室内温検知手段
１２ 接続配管
１３ 二方弁
１４ 三方弁

Claims (5)

1. 圧縮機、四方弁、減圧手段、室外側熱交換器、室外ファンにより構成された室外機と、前記室外機と接続配管を介して接続されると共に、室内側熱交換器、室内ファン、室内配管温検知手段、室内温検知手段により構成された室内機とからなり、前記室外機に隣接すると共に前記室内側熱交換器と前記減圧手段の間に設置された二方弁と、前記室外機に隣接すると共に前記室内側熱交換器と前記四方弁の間に設置された三方弁を有する空気調和機において、設置直後最初の運転時に閉塞検知運転を行い、前記閉塞検知運転開始から一定時間運転を行った後、前記室内配管温検知手段と前記室内温検知手段のそれぞれで検知された温度の差を確認し、前記温度差が所定の温度を上回る場合に、冷凍サイクルの正常を認識後通常運転に移行し、前記温度差が前記所定の温度を下回る場合に、冷凍サイクルの閉塞を検知することを特徴とする空気調和機。
2. 運転開始から一定時間運転を行った後、室内配管温検知手段と室内温検知手段のそれぞれで検知された温度の差を確認し、前記温度差が所定の温度を下回る場合に、室内ファンの回転数を一定回転数以内に規制し、さらに一定時間、前記室内配管温検知手段と前記室内温検知手段のそれぞれで検知された温度の差を確認することで、冷凍サイクルの閉塞を検知することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 圧縮機に運転周波数が変えられるインバータ方式を採用し、運転開始から一定時間運転を行った後、室内配管温検知手段と室内温検知手段のそれぞれで検知された温度の差を確認し、前記温度差が所定の温度を下回る場合に、前記圧縮機の運転周波数を一定周波数以上に規制し、さらに一定時間前記室内配管温検知手段と前記室内温検知手段のそれぞれで検知された温度の差を確認することで、冷凍サイクルの閉塞を検知することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
4. 減圧手段に電子式膨張弁を搭載し、運転開始から一定時間運転を行った後、室内配管温検知手段と室内温検知手段のそれぞれで検知された温度の差を確認し、前記温度差が所定の温度を下回る場合に、前記減圧手段の開度を一定数以内に規制し、さらに一定時間前記室内配管温検知手段と前記室内温検知手段のそれぞれで検知された温度の差を確認することで、冷凍サイクルの閉塞を検知することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機。
5. 室内ファンに最低運転回転数を設定し、閉塞検知運転中は、前記室内ファンを、常に一定回転数以上で運転することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和機。

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