JP2010223457A - 空気調和装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】暖房起動時に温風を供給するために要する冷媒圧力の確保を簡易な構成によって迅速に行うことが可能な空気調和装置を提供する。
【解決手段】圧縮機21、室内熱交換器41、室内ファン42、室外電動膨張弁24および室外熱交換器23を少なくとも含んで冷凍サイクルを行う空気調和装置1であって、亜室内熱交温度センサ44および制御部11を備えている。制御部11は、室内熱交温度センサ44の検知値から冷媒の過冷却度を把握する。制御部11は、過冷却度に応じて室外電動膨張弁24の開度を調整する制御と、室外電動膨張弁24の開度を固定開度DSとして維持したままで圧縮機21を起動する制御を行う。固定開度DSは、室外電動膨張弁24以外の冷凍サイクルの運転条件および冷凍サイクルの周囲温度条件と同じ条件下で過冷却度一定制御が行われる際の室外電動膨張弁24の開度よりも狭くなるように絞った開度である。
【選択図】図22

Description

本発明は、空気調和装置に関する。
暖房運転可能な空気調和装置について、暖房起動時に生じうる不具合を改善させる目的で、以下の特許文献に示されるような技術が提案されている。
例えば、特許文献1(特開2000−111126号公報)の空気調和装置では、暖房起動時に、ルーバーの角度を変更することで吹出風向を調整し、暖まっていない室内の空気によるドラフト感をユーザに与えてしまうことを防いでいる。
また、特許文献2(特開2000−105015号公報)の空気調和機では、暖房起動時に、室内機側への冷媒の供給を遮断し、圧縮機と室外熱交換器との間で冷媒を循環させることで冷媒温度を迅速に上げる運転を行っている。これにより、冷媒の温度を迅速に上げることができるため、暖房起動時から短い時間で暖かい空気をユーザに提供することができるようにしている。
さらに、特許文献3(特開平11−101522号公報)の空気調和機では、暖房運転が過負荷となる環境において、暖房運転開始時に冷凍サイクルの高圧側の圧力が異常上昇してしまう不具合を避けるために、室内温度が25℃以上の環境下において室内ファンの風量を増大させる制御を提案している。
上述の特許文献1および3に記載の技術では、暖房起動時に、ユーザに対して迅速に暖かい空気を供給することができない。すなわち、特許文献1に記載の技術では、ルーバーによって風向が定められるため、ユーザの周囲の空間が暖まった後でなければ、ユーザ自体を暖めることができない。また、特許文献3に記載の技術では、暖房運転が過負荷の環境を前提としている。さらに、高圧側の圧力が異常上昇圧力の手前まで上昇した状態になることが前提であり、高圧側の圧力を迅速に上げること自体はなんら示されていない。
また、特許文献2に記載の技術では、圧縮機と室外熱交換器との間で冷媒を循環させることが可能な回路構成および制御が必要になってしまい、煩雑である。
本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、暖房起動時に温風を供給するために要する冷媒圧力の確保を簡易な構成によって迅速に行うことが可能な空気調和装置を提供することにある。
第1発明の空気調和装置は、圧縮機構、室内熱交換器、室内ファン、膨張機構および室外熱交換器を少なくとも含んで冷凍サイクルを行う空気調和装置であって、冷媒状態把握部および制御部を備えている。冷媒状態把握部は、室内熱交換器から膨張機構に向かう冷媒の過冷却度、および、圧縮機構の吸入側を流れる冷媒の過熱度の少なくともいずれか一方を把握する。制御部は、冷媒状態把握部が把握した値に応じて膨張機構の開度を調整する起動後暖房運転制御と、膨張機構の開度を固定開度として維持したままで圧縮機構を起動する起動時固定開度制御と、を行う。固定開度は、起動時固定開度制御を実行する時における膨張機構以外の冷凍サイクルの運転条件および冷凍サイクルの周囲温度条件と同じ条件下で起動後暖房運転制御が行われる場合の膨張機構の開度である冷媒状態対応開度よりも狭くなるように絞った開度である。
この空気調和装置では、膨張機構を絞り気味にする起動時固定開度制御を行うことで、圧縮機構から室内熱交換器に向けて送られる冷媒の圧力を、起動後暖房運転制御を行う場合と比較して、より迅速に上げることができる。このような圧力の迅速な上昇は、膨張機構の開度を調整するだけで簡易に行うことができる。これにより、簡易な構成で、暖房運転開始時点からユーザへの暖かい空気の供給を始めるまでに要する時間をより短縮化させることができるようになる。
第2発明の空気調和装置は、第1発明の空気調和装置において、起動後暖房運転制御は、冷媒状態把握部が把握した値に応じて冷凍サイクルの冷媒状態が安定化するように膨張機構の開度を調整する起動後安定化制御である。冷媒状態対応開度は、起動時固定開度制御を実行する時における膨張機構以外の冷凍サイクルの運転条件および冷凍サイクルの周囲温度条件と同じ条件下で起動後安定化制御が行われる場合の膨張機構の開度である。
この空気調和装置では、起動後安定化制御において冷凍サイクルの冷媒状態が安定化するように開度調整している場合の膨張機構開度よりも、起動時固定開度制御時の膨張機構の固定開度はさらに狭く絞られている。これにより、起動時固定開度制御を行っている際の、圧縮機構から室内熱交換器に向けて送られる冷媒の圧力を、より迅速に上げることが可能になる。
第3発明の空気調和装置は、第2発明の空気調和装置において、起動後安定化制御における冷凍サイクルの冷媒状態の安定化とは、次に上げる3つの例のうちの少なくともいずれか1つである。1つめは、冷凍サイクルにおける冷媒の分布状態の変化の程度を、第1所定分布状態もしくは第1所定分布範囲内で第1所定時間の間維持させることである。2つめは、室内熱交換器から膨張機構に向かう冷媒の過冷却度が第2所定値もしくは第2所定範囲内で第2所定時間の間維持させることである。3つめは、圧縮機構の吸入側を流れる冷媒の過熱度が第3所定値もしくは第3所定範囲内で第3所定時間の間維持させることである。
この空気調和装置では、冷凍サイクルの安定化をより確実に行うことが可能になり、固定開度として、圧縮機構から室内熱交換器に向けて送られる冷媒の圧力を迅速に上げるための開度を選択することをより確実にすることが可能になる。
第4発明の空気調和装置は、第1発明から第3発明のいずれかの空気調和装置において、起動時固定開度制御において、制御部は、起動時能力増大制御を開始する直前までには、膨張機構の開度が固定開度で維持された状態を保ちつつ圧縮機構の周波数を第1所定目標周波数に到達させる。起動時能力増大制御は、圧縮機構の周波数を第1所定目標周波数よりも高い第2所定目標周波数となるように上げつつ膨張機構の開度を固定開度よりも広げた第1開度とする制御である。
この空気調和装置では、暖房運転開始時点からユーザへの暖かい空気の供給を始めるまでに要する時間を短縮化させつつ、冷媒循環量を増大させて能力を上げることができるようになる。
第5発明の空気調和装置は、第4発明の空気調和装置において、起動時能力増大制御において、制御部は、圧縮機構の周波数を第2所定目標周波数で維持しつつ膨張機構の開度を冷媒状態把握部が把握した値に応じて調整する制御を行う直前に、膨張機構の開度を、一度、第1開度まで上げる。
この空気調和装置では、冷媒循環量を上げて能力を上げていく場合に冷凍サイクルの状況が多少変化することがあっても、膨張機構の開度が冷媒状態把握部の把握値に応じた開度に調整される。これにより、負荷に対する柔軟性を確保しつつ能力を上げていくことができるようになる。
第6発明の空気調和装置は、第4発明または第5発明の空気調和装置において、制御部は、起動時固定開度制御の開始時点から所定固定起動時間を経過した時点で、起動時能力増大制御を開始する。
この空気調和装置では、起動時固定開度制御を開始してから所定固定起動時間を経過した時に起動時能力増大制御を開始させることで、起動時固定開度制御を開始してから所定固定起動時間を経過した時に強制的に圧縮機構の周波数を上げさせることができる。これにより、強制的に能力を上げることができ、いつまでも能力を上げることができない状態が続いてしまうことを回避できる。
第7発明の空気調和装置は、第6発明の空気調和装置において、制御部は、起動後暖房運転制御の開始のタイミングを、起動時能力増大制御を開始した時点より後の時点とする。
この空気調和装置では、起動時能力増大制御によって能力が上げられだした後に起動後暖房運転制御を開始することで、起動後暖房運転制御の開始時における暖房能力を確保しやすくなる。
第8発明の空気調和装置は、第4発明から第7発明のいずれかの空気調和装置において、起動時能力増大制御において、制御部は、圧縮機構の周波数を第2所定目標周波数よりも高い周波数として予め定められた所定最大周波数に上げつつ膨張機構の開度を第1開度よりも広げた第2開度とする起動時段階能力制御を行う。
この空気調和装置では、起動時固定開度制御の後の起動時段階能力制御において、所定最大周波数に上げる前に、第1所定目標周波数および第2所定目標周波数の少なくとも2つの周波数の段階が設けられている。このため、圧縮機構の能力を最大にする前に、圧縮機構の能力を段階的に増大させることができ、膨張機構の開度についても段階的に広げていくことができ、能力を段階的に増大させていくことができる。これにより、急激に能力を上げてしまうことによる圧縮機構での液圧縮や、圧縮機構から室内熱交換器へ向かう冷媒圧力の急激な異常上昇を抑制させることができる。
第9発明の空気調和装置は、第1発明から第8発明のいずれかの空気調和装置において、圧縮機構から室内熱交換器に向けて送られる冷媒の圧力を把握する冷媒圧力把握部をさらに備えている。制御部は、起動時固定開度制御を開始した時から冷媒圧力把握部の把握する圧力が所定高圧閾値を超える前までの室内ファンによる風量よりも、冷媒圧力把握部の把握する圧力が所定高圧閾値を超えた時以降の室内ファンによる風量の方が大きい起動時ファン制御を行う。
この空気調和装置では、暖房運転を開始した直後に冷たい空気をユーザに供給してしまうことを抑えつつ、暖房運転を開始した時点からユーザへの暖かい空気の供給を始めるまでに要する時間をより短縮化させることができる。
第10発明の空気調和装置は、第9発明の空気調和装置において、制御部は、起動時固定開度制御を開始した時から冷媒圧力把握部の把握する圧力が所定高圧閾値を超える前までの間は、室内ファンによる風量を0にする。
この空気調和装置では、室内ファンから室内熱交換器への空気の供給が途絶えるため、室内熱交換器での凝縮能力が低下し、起動時から所定高圧閾値に達するまでの時間をより短縮化させることができる。
第11発明の空気調和装置は、第1発明から第10発明のいずれかの空気調和装置において、圧縮機構の吸入側における冷媒配管と熱的接触をするか冷媒配管中を流れる冷媒と熱的接触をするかおよび冷媒配管を構成するかの少なくともいずれか1つであって、磁性体を含んでいる発熱部と、発熱部を誘導加熱するための磁界を生じさせる磁界発生部と、をさらに備えている。制御部は、起動時固定開度制御において、発熱部を誘導加熱させる。
この空気調和装置では、電磁誘導加熱によって発熱部を発熱させることができるため、起動時ファン制御において所定高圧閾値に達成させるために必要な時間を短縮化させることが可能になる。
第1発明の空気調和装置では、簡易な構成で、暖房運転開始時点からユーザへの暖かい空気の供給を始めるまでに要する時間をより短縮化させることができるようになる。
第2発明の空気調和装置では、起動時固定開度制御を行っている際の、圧縮機構から室内熱交換器に向けて送られる冷媒の圧力を、より迅速に上げることが可能になる。
第3発明の空気調和装置では、圧縮機構から室内熱交換器に向けて送られる冷媒の圧力を迅速に上げるための開度を選択することをより確実にすることが可能になる。
第4発明の空気調和装置では、暖房運転開始時点からユーザへの暖かい空気の供給を始めるまでに要する時間を短縮化させつつ、冷媒循環量を増大させて能力を上げることができるようになる。
第5発明の空気調和装置では、負荷に対する柔軟性を確保しつつ能力を上げていくことができるようになる。
第6発明の空気調和装置では、強制的に能力を上げることができ、いつまでも能力を上げることができない状態が続いてしまうことを回避できる。
第7発明の空気調和装置では、起動後暖房運転制御の開始時における暖房能力を確保しやすくなる。
第8発明の空気調和装置では、急激に能力を上げてしまうことによる圧縮機構での液圧縮や、圧縮機構から室内熱交換器へ向かう冷媒圧力の急激な異常上昇を抑制させることができる。
第9発明の空気調和装置では、暖房運転を開始した時点からユーザへの暖かい空気の供給を始めるまでに要する時間をより短縮化させることができる。
第10発明の空気調和装置では、起動時から所定高圧閾値に達するまでの時間をより短縮化させることができる。
第11発明の空気調和装置では、起動時ファン制御において所定高圧閾値に達成させるために必要な時間を短縮化させることが可能になる。
本発明の一実施形態にかかる空気調和装置の冷媒回路図である。 室外機の正面側を含む外観斜視図である。 室外機の内部配置構成斜視図である。 室外機の内部配置構成の背面側を含む外観斜視図である。 室外機の機械室の内部構造を示す全体前方斜視図である。 室外機の機械室の内部構造を示す斜視図である。 室外機の底板と室外熱交換器との斜視図である。 室外機の送風機構を取り除いた状態での平面図である。 室外機の底板とホットガスバイパス回路との配置関係を示す平面図である。 電磁誘導加熱ユニットの外観斜視図である。 電磁誘導加熱ユニットから遮蔽カバーを取り除いた状態を示す外観斜視図である。 電磁誘導サーミスタの外観斜視図である。 ヒューズの外観斜視図である。 電磁誘導サーミスタおよびヒューズの取付状態を示す概略断面図である。 電磁誘導加熱ユニットの断面構成図である。 磁束の様子を示す断面図である。 電磁誘導加熱制御のタイムチャートを示す図である。 流動条件判定処理のフローチャートを示す図である。 センサ外れ検知処理のフローチャートを示す図である。 急速高圧化処理のフローチャートを示す図である。 定常出力処理のフローチャートを示す図である。 デフロスト処理のフローチャートを示す図である。 高温吹出制御が行われる温度範囲条件を示すグラフである。 導入判定処理のフローチャートを示す図である。 起動時能力増大制御のフローチャートを示す図である。 高温吹出開始制御のフローチャート(その1)を示す図である。 高温吹出開始制御のフローチャート(その2)を示す図である。 起動後暖房運転制御のフローチャートを示す図である。 他の実施形態(F)の冷媒配管の説明図である。 他の実施形態(G)の冷媒配管の説明図である。 他の実施形態(H)のコイルと冷媒配管との配置例を示す図である。 他の実施形態(H)のボビン蓋の配置例を示す図である。 他の実施形態(H)のフェライトケースの配置例を示す図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態における電磁誘導加熱ユニット6を備えた空気調和装置1を例に挙げて説明する。
<1−1>空気調和装置1
図1に、空気調和装置1の冷媒回路10を示す冷媒回路図を示す。
空気調和装置1は、熱源側装置としての室外機2と、利用側装置としての室内機4とが冷媒配管によって接続されて、利用側装置が配置された空間の空気調和を行うものであって、圧縮機21、四路切換弁22、室外熱交換器23、室外電動膨張弁24、アキュームレータ25、室外ファン26、室内熱交換器41、室内ファン42、ホットガスバイパス弁27、キャピラリーチューブ28および電磁誘導加熱ユニット6等を備えている。
圧縮機21、四路切換弁22、室外熱交換器23、室外電動膨張弁24、アキュームレータ25、室外ファン26、ホットガスバイパス弁27、キャピラリーチューブ28および電磁誘導加熱ユニット6は、室外機2内に収容されている。室内熱交換器41および室内ファン42は、室内機4内に収容されている。
冷媒回路10は、吐出管A、室内側ガス管B、室内側液管C、室外側液管D、室外側ガス管E、アキューム管F、吸入管G、ホットガスバイパス回路H、分岐配管Kおよび合流配管Jを有している。室内側ガス管Bおよび室外側ガス管Eは、ガス状態の冷媒が多く通過するものではあるが、通過する冷媒をガス冷媒に限定しているものではない。室内側液管Cおよび室外側液管Dは、液状態の冷媒が多く通過するものではあるが、通過する冷媒を液冷媒に限定しているものではない。
吐出管Aは、圧縮機21と四路切換弁22とを接続している。吐出管Aには、通過する冷媒温度を検知する吐出温度センサ29dが設けられている。なお、圧縮機21には、電力供給部21eが電力の供給を行う。この電力供給部21eの供給電力量は、圧縮機電力検知部29fが検知している。
室内側ガス管Bは、四路切換弁22と室内熱交換器41とを接続している。この室内側ガス管Bの途中には、通過する冷媒の圧力を検知する圧力センサ29aが設けられている。
室内側液管Cは、室内熱交換器41と室外電動膨張弁24とを接続している。
室外側液管Dは、室外電動膨張弁24と室外熱交換器23とを接続している。
室外側ガス管Eは、室外熱交換器23と四路切換弁22とを接続している。
アキューム管Fは、四路切換弁22とアキュームレータ25とを接続しており、室外機2の設置状態で鉛直方向に伸びている。アキューム管Fの一部に対して、電磁誘導加熱ユニット6が取り付けられている。アキューム管Fのうち、少なくとも後述するコイル68によって周囲を覆われている発熱部分は、内側に冷媒を流している銅管F1、および、銅管F1の周囲を覆うように設けられた磁性体管F2によって構成されている(図15参照)。この磁性体管F2は、SUS(Stainless Used Steel:ステンレス鋼)430によって構成されている。このSUS430は、強磁性体材料であって、磁界に置かれると渦電流を生じつつ、自己の電気抵抗によって生ずるジュール熱により発熱する。冷媒回路10を構成する配管のうち磁性体管F2以外の部分は、銅管で構成されている。なお、上記銅管の周囲を覆う管の材質はSUS430に限定されるものではなく、例えば、鉄、銅、アルミ、クロム、ニッケル等の導体およびこれらの群から選ばれる少なくとも2種以上の金属を含有する合金等とすることができる。また、磁性体材料としては、例えば、フェライト系、マルテンサイト系およびこれらの2種類の組み合わせが例として挙げられるが、強磁性体であって電気抵抗が比較的高いものであり使用温度範囲よりもキュリー温度が高い材料が好ましい。なお、ここでのアキューム管Fは、より多くの電力が必要とされるが、磁性体および磁性体を含有する材料を備えていなくてもよく、誘導加熱が行われる対象となる材質を含有するものであってもよい。なお、磁性体材料は、例えば、アキューム管Fのすべてを構成していてもよいし、アキューム管Fの内側表面のみに形成されていてもよく、アキューム管Fを構成する材料中に含有されることで存在していてもよい。このように電磁誘導加熱を行うことで、アキューム管Fを電磁誘導によって加熱させることができ、アキュームレータ25を介して圧縮機21に吸入される冷媒を暖めることができる。これにより、空気調和装置1の暖房能力を向上させることができる。また、例えば、暖房運転の起動時においては、圧縮機21が十分に暖まっていない場合であっても、電磁誘導加熱ユニット6による迅速な加熱によって起動時の能力不足を補うことができる。さらに、四路切換弁22を冷房運転用の状態に切り換えて、室外熱交換器23等に付着した霜を除去するデフロスト運転を行う場合には、電磁誘導加熱ユニット6がアキューム管Fを迅速に加熱することで、圧縮機21は迅速に暖められた冷媒を対象として圧縮することができる。このため、圧縮機21から吐出するホットガスの温度を迅速に上げることができる。これにより、デフロスト運転によって霜を解凍させるのに必要とされる時間を短縮化させることができる。これにより、暖房運転中に適時デフロスト運転を行うことが必要となる場合であっても、できるだけ早く暖房運転に復帰させることができ、ユーザの快適性を向上させることができる。
吸入管Gは、アキュームレータ25と圧縮機21の吸入側とを接続している。
ホットガスバイパス回路Hは、吐出管Aの途中に設けられた分岐点A1と室外側液管Dの途中に設けられた分岐点D1とを接続している。ホットガスバイパス回路Hは、途中に冷媒の通過を許容する状態と許容しない状態とを切換可能なホットガスバイバス弁27が配置されている。なお、ホットガスバイパス回路Hは、ホットガスバイバス弁27と分岐点D1との間に、通過する冷媒圧力を下げるキャピラリーチューブ28が設けられている。このキャピラリーチューブ28は、暖房運転時の室外電動膨張弁24による冷媒圧力の低下後の圧力に近づけることができるため、ホットガスバイパス回路Hを通じた室外側液管Dへのホットガスの供給による室外側液管Dの冷媒圧力上昇を抑えることができる。
分岐配管Kは、室外熱交換器23の一部を構成しており、熱交換を行うための有効表面積を増大させるために、室外熱交換器23のガス側出入口23eから伸びる冷媒配管が後述する分岐合流点23kで複数本に分岐した配管である。この分岐配管Kは、分岐合流点23kから合流分岐点23jまでそれぞれ独立して延びている第1分岐配管K1、第2分岐配管K2および第3分岐配管K3を有しており、これらの各分岐配管K1、K2、K3は合流分岐点23jで合流している。なお、合流配管J側から見ると、合流分岐点23jで分岐して分岐配管Kが延びている。
合流配管Jは、室外熱交換器23の一部を構成しており、合流分岐点23jから室外熱交換器23の液側出入口23dまで伸びている配管である。合流配管Jは、冷房運転時に室外熱交換器23から流れ出る冷媒の過冷却度を統一させることができるとともに、暖房運転時に室外熱交換器23の下端近傍に着霜した氷を解凍させることができる。合流配管Jは、各分岐配管K1、K2、K3の断面積の略3倍の断面積を有しており、通過冷媒量が、各分岐配管K1、K2、K3の略3倍になっている。
四路切換弁22は、冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとを切換可能である。図1では、暖房運転を行う際の接続状態を実線で示し、冷房運転を行う際の接続状態を点線で示している。暖房運転時には、室内熱交換器41が冷媒の冷却器として、室外熱交換器23が冷媒の加熱器として機能する。冷房運転時には、室外熱交換器23が冷媒の冷却器として、室内熱交換器41が冷媒の加熱器として機能する。
室外熱交換器23は、ガス側出入口23e、液側出入口23d、分岐合流点23k、合流分岐点23j、分岐配管K、合流配管Jおよび熱交フィン23zを有している。ガス側出入口23eは、室外熱交換器23の室外側ガス管E側の端部に位置しており、室外側ガス管Eと接続される。液側出入口23dは、室外熱交換器23の室外側液管D側の端部に位置しており、室外側液管Dと接続される。分岐合流点23kは、ガス側出入口23eから伸びる配管を分岐させており、流れる冷媒の方向に応じて冷媒を分岐もしくは合流させることができる。分岐配管Kは、分岐合流点23kにおける各分岐部分から複数本伸びている。合流分岐点23jは、分岐配管Kを合流させており、流れる冷媒の方向に応じて冷媒を合流もしくは分岐させることができる。合流配管Jは、合流分岐点23jから液側出入口23dまで伸びている。熱交フィン23zは、板状のアルミフィンが板厚方向に複数枚並んで、所定の間隔で配置されて構成されている。分岐配管Kおよび合流配管Jは、いずれも、熱交フィン23zを共通の貫通対象としている。具体的には、分岐配管Kおよび合流配管Jは、共通の熱交フィン23zの異なる部分で板圧方向に貫通して配置されている。この室外熱交換器23に対して、室外ファン26の空気流れ方向風側には、室外の気温を検知する室外気温センサ29bが設けられている。また、室外熱交換器23には、分岐配管空気調和装置を流れる冷媒温度を検知する室外熱交温度センサ29cが設けられている。
室内機4内には、室内温度を検知する室内温度センサ43が設けられている。また、室内熱交換器41には、室外電動膨張弁24が接続されている室内側液管C側の冷媒温度を検知する室内熱交温度センサ44が設けられている。
室外機2内に配置される機器を制御する室外制御部12と、室内機4内に配置されている機器を制御する室内制御部13とが、通信線11aによって接続されることで、制御部11を構成している。この制御部11は、空気調和装置1を対象とした種々の制御を行う。
また、室外制御部12には、各種制御を行う際に経過時間をカウントするタイマ95が設けられている。
なお、制御部11には、ユーザからの設定入力を受け付けるコントローラ90が接続されている。
<1−2>室外機2
図2に、室外機2の正面側の外観斜視図を示す。図3に、室外熱交換器23および室外ファン26との位置関係についての斜視図を示す。図4に、室外熱交換器23の背面側の斜視図を示す。
室外機2は、天板2a、底板2b、フロントパネル2c、左側面パネル2d、右側面パネル2fおよび背面パネル2eによって構成される略直方体形状の室外機ケーシングによって外表面を構成している。
室外機2は、室外熱交換器23および室外ファン26等が配置されており左側面パネル2d側である送風機室と、圧縮機21や電磁誘導加熱ユニット6が配置されており右側面パネル2f側である機械室と、に仕切り板2hを介して区切られている。また、室外機2は、底板2bに対して螺着されることで固定され、室外機2の最下端部を右側と左側において構成する室外機支持台2gを有している。なお、電磁誘導加熱ユニット6は、機械室のうちの左側面パネル2dおよび天板2aの近傍である上方の位置に配置されている。ここで、上述した室外熱交換器23の熱交フィン23zは、略水平方向に板厚方向が向くようにしつつ、板厚方向に複数並んで配置されている。合流配管Jは、室外熱交換器23の熱交フィン23zのうち最も下の部分において、熱交フィン23zを厚み方向に貫通することで配置されている。ホットガスバイパス回路Hは、室外ファン26および室外熱交換器23の下方を沿うように配置されている。
<1−3>室外機2の内部構造
図5に、室外機2の機械室の内部構造を示す全体前方斜視図を示す。図6に、室外機2の機械室の内部構造を示す斜視図を示す。図7に、室外熱交換器23と底板2bとの配置関係についての斜視図を示す。
室外機2の仕切り板2hは、室外熱交換器23および室外ファン26等が配置されている送風機室と、電磁誘導加熱ユニット6、圧縮機21およびアキュームレータ25等が配置されている機械室と、を区切るように前方から後方に向けて上端から下端に掛けて仕切っている。圧縮機21およびアキュームレータ25は、室外機2の機械室の下方の空間に配置されている。そして、電磁誘導加熱ユニット6、四路切換弁22および室外制御部12は、室外機2の機械室の上方の空間であって、圧縮機21やアキュームレータ25等の上の空間に配置されている。室外機2を構成する機能要素であって機械室に配置されている圧縮機21、四路切換弁22、室外熱交換器23、室外電動膨張弁24、アキュームレータ25、ホットガスバイパス弁27、キャピラリーチューブ28および電磁誘導加熱ユニット6は、図1において示した冷媒回路10による冷凍サイクルを実行するように、吐出管A、室内側ガス管B、室外側液管D、室外側ガス管E、アキューム管F、ホットガスバイパス回路H等を介して接続されている。ここで、ホットガスバイパス回路Hは、後述するように、第1バイパス部分H1〜第9バイパス部分H9の、9つの部分が繋がって構成されており、ホットガスバイパス回路Hに冷媒が流れる際は、第1バイパス部分H1から順番に第9バイパス部分H9に向かう方向に流れる。
<1−4>合流配管Jおよび分岐配管K
図7に示す合流配管Jは、上述したように、断面積が、第1分岐配管K1、第2分岐配管K2および第3分岐配管K3の各配管の断面積相当の面積を有しているため、室外熱交換器23のうち、第1分岐配管K1、第2分岐配管K2および第3分岐配管K3の部分では、合流配管Jよりも熱交換有効表面積を増大させることができている。また、合流配管Jの部分には、第1分岐配管K1、第2分岐配管K2および第3分岐配管K3の部分と比較して、大量の冷媒がまとまって集中的に流れているため、室外熱交換器23の下方における氷の成長をより効果的に抑制させることができている。ここで、合流配管Jは、図7に示すように、第1合流配管部分J1、第2合流配管部分J2、第3合流配管部分J3および第4合流配管部分J4が互いに接続されることで構成されている。そして、室外熱交換器23のうち分岐配管Kを流れてきた冷媒は、合流分岐点23jにおいて合流され、冷媒回路10における冷媒の流れ1つにまとめられた状態で、室外熱交換器23の最下端部分を一往復するように配置されている。ここで、第1合流配管部分J1は、合流分岐点23jから室外熱交換器23の最縁部に配置された熱交フィン23zまで延びている。第2合流配管部分J2は、第1合流配管部分J1の端部から複数枚の熱交フィン23zを貫通するように延びている。また、第4合流配管部分J4は、第2合流配管部分J2と同様に、複数枚の熱交フィン23zを貫通するように延びている。第3合流配管部分J3は、第2合流配管部分J2と第4合流配管部分J4とを室外熱交換器23の端部において接続するU字管である。冷房運転時には、冷媒回路10における冷媒の流れは、分岐配管Kにおいて複数に分かれている流れを合流配管Jが1つにまとめることになるため、たとえ分岐配管Kを流れる冷媒の合流分岐点23jの直前部分における過冷却度が分岐配管Kを構成する個々の配管を流れる冷媒毎に異なっていたとしても、合流配管Jにおいて冷媒流れを1つにできることため、室外熱交換器23の出口の過冷却度を整えることができる。そして、暖房運転時おいてデフロスト運転をする場合には、ホットガスバイパス弁27を開けて、圧縮機21から吐出した温度の高い冷媒を、室外熱交換器23の他の部分より先に、室外熱交換器23の下端に設けられている合流配管Jに供給することができる。このため、室外熱交換器23の下方近傍に着霜した氷を効果的に解凍させることができる。
<1−5>ホットガスバイパス回路H
図8に、室外機2の送風機構を取り除いた状態での平面図を示す。図9に、室外機2の底板とホットガスバイパス回路Hとの配置関係について平面図で示す。
ホットガスバイパス回路Hは、図8および図9に示すように、第1バイパス部分H1〜第8バイパス部分H8を有している。ここで、ホットガスバイパス回路Hは、吐出管Aから分岐点A1で分岐してホットガスバイパス弁27まで延びており、このホットガスバイパス弁27からさらに延びる部分が第1バイパス部分H1である。第2バイパス部分H2は、第1バイパス部分H1の端部から、背面側近傍において送風機室側に延びている。第3バイパス部分H3は、第2バイパス部分H2の端部から、正面側に向けて延びている。第4バイパス部分H4は、第3バイパス部分H3の端部から、機械室側とは反対側である左側に向けて延びている。第5バイパス部分H5は、第4バイパス部分H4の端部から、背面側に向けて、室外機ケーシングの背面パネル2eとの間に間隔が確保できる部分まで延びている。第6バイパス部分H6は、第5バイパス部分H5の端部から、機械室側である右側であってかつ背面側に向けて延びている。第7バイパス部分H7は、第6バイパス部分H6の端部から、機械室側である右側に向けて送風機室内を延びている。第8バイパス部分H8は、第7バイパス部分H7の端部から、機械室内を延びている。第9バイパス部分H9は、第8バイパス部分H8の端部から、キャピラリーチューブ28に至るまで延びている。このホットガスバイパス回路Hは、上述したように、ホットガスバイパス弁27が開けられた状態で、第1バイパス部分H1から順番に、第9バイパス部分H9に向けて冷媒を流していく。このため、圧縮機21から延びている吐出管Aの分岐点A1で分岐する冷媒は、第9バイパス部分H9を流れる冷媒よりも先に、第1バイパス部分H1側を流れる。このため、ホットガスバイパス回路Hを流れる冷媒は、全体として見ると、第4バイパス部分H4を流れた後の冷媒が第5〜第8バイパス部分H8へと流れていくため、第4バイパス部分H4を流れる冷媒温度のほうが、第5〜第8バイパス部分H8を流れる冷媒温度よりも高温となりやすい流れ方向を採用している。
このように、ホットガスバイパス回路Hは、室外機ケーシングの底板2bのうち、室外ファン26の下方および室外熱交換器23の下方の部分近傍を通過するように配置されている。このため、ヒータ等の別熱源を利用することなく、ホットガスバイパス回路Hが通過する部分近傍を、圧縮機21の吐出管Aから分岐して供給される高温冷媒によって暖めることができる。よって、底板2bの上側が雨水や室外熱交換器23において生じたドレン水によって濡れることがあっても、底板2bのうち室外ファン26の下方および室外熱交換器23の下方において氷が成長してしまうことを抑制することができる。これにより、室外ファン26の駆動が氷によって妨げられる状況や室外熱交換器23の表面が氷で覆われて熱交換効率が低減してしまう状況を回避することができている。また、ホットガスバイパス回路Hは、吐出管Aの分岐点A1で分岐した後、室外熱交換器23の下を通過する前に、室外ファン26の下を通過するように配置されている。このため、室外ファン26の下方における氷の成長をより優先的に防止することができる。
<1−6>電磁誘導加熱ユニット6
図10に、アキューム管Fに取り付けられた電磁誘導加熱ユニット6概略斜視図を示す。図11に、電磁誘導加熱ユニット6から遮蔽カバー75を取り除いた状態の外観斜視図を示す。図12に、アキューム管Fに取り付けられた電磁誘導加熱ユニット6の断面図を示す。
電磁誘導加熱ユニット6は、アキューム管Fのうち発熱部分である磁性体管F2を径方向外側から覆うように配置されており、電磁誘導加熱によって磁性体管F2を発熱させる。このアキューム管Fの発熱部分は、内側の銅管F1と外側の磁性体管F2とを有する二重管構造となっている。
電磁誘導加熱ユニット6は、第1六角ナット61、第2六角ナット66、第1ボビン蓋63、第2ボビン蓋64、ボビン本体65、第1フェライトケース71、第2フェライトケース72、第3フェライトケース73、第4フェライトケース74、第1フェライト98、第2フェライト99、コイル68、遮蔽カバー75、電磁誘導サーミスタ14およびヒューズ15等を備えている。
第1六角ナット61および第2六角ナット66は、樹脂製であって、図示しないC型リングを用いて、電磁誘導加熱ユニット6とアキューム管Fとの固定状態を安定させる。第1ボビン蓋63および第2ボビン蓋64は、樹脂製であって、アキューム管Fをそれぞれ上端位置および下端位置において径方向外側から覆っている。この第1ボビン蓋63および第2ボビン蓋64は、後述する第1〜第4フェライトケース71〜74をネジ69を介して螺着させるための、ネジ69用の螺着孔を4つ有している。さらに、第2ボビン蓋64は、図12に示す電磁誘導サーミスタ14を差し込んで、磁性体管F2の外表面に取り付けるための電磁誘導サーミスタ差し込み開口64fを有している。また、第2ボビン蓋64は、図13に示すヒューズ15を差し込んで、磁性体管F2の外表面に取り付けるためのヒューズ差し込み開口64eを有している(図14参照)。電磁誘導サーミスタ14は、図12に示すように、電磁誘導サーミスタ検知部14a、外側突起14b、側面突起14cおよび電磁誘導サーミスタ検知部14aの検知結果を信号にして制御部11まで伝える電磁誘導サーミスタ配線14dを有している。電磁誘導サーミスタ検知部14aは、アキューム管Fの外表面の湾曲形状に沿うような形状を有しており、実質的な接触面積を有している。ヒューズ15は、図1に示すように、ヒューズ検知部15a、非対称形状15bおよびヒューズ検知部15aの検知結果を信号にして制御部11まで伝えるヒューズ配線15dを有している。ヒューズ15から所定制限温度を超えた温度検知の知らせを受けた制御部11は、コイル68への電力供給を停止させる制御を行って、機器の熱損傷を回避させる。ボビン本体65は、樹脂製であって、コイル68が巻き付けられる。コイル68は、ボビン本体65の外側においてアキューム管Fの延びる方向を軸方向として螺旋状に巻き付けられている。コイル68は、図示しない制御用プリント基板に接続されており、高周波電流の供給を受ける。制御用プリント基板は、制御部11によって出力制御される。図14に示すように、ボビン本体65と第2ボビン蓋64とが勘合している状態で、電磁誘導サーミスタ14およびヒューズ15が取り付けられる。ここで、電磁誘導サーミスタ14の取り付け状態では、板バネ16によって磁性体管F2の径方向内側に押されることで、磁性体管F2の外表面との良好な圧接状態を維持している。また、ヒューズ15の取り付け状態も同様に、板バネ17によって磁性体管F2の径方向内側に押されることで、磁性体管F2の外表面との良好な圧接状態を維持している。このように、電磁誘導サーミスタ14およびヒューズ15がアキューム管Fの外表面との密着性を良好に保たれているために、応答性を向上させ、電磁誘導加熱による急激な温度変化も迅速に検出できるようにしている。第1フェライトケース71は、第1ボビン蓋63と第2ボビン蓋64とをアキューム管Fの延びている方向から挟み込み、ネジ69によって螺着固定されている。第1フェライトケース71〜第4フェライトケース74は、透磁率の高い素材であるフェライトによって構成された第1フェライト98および第2フェライト99を収容している。第1フェライト98および第2フェライト99は、図15のアキューム管Fおよび電磁誘導加熱ユニット6の断面図および図16の磁束説明図において示すように、コイル68によって生じる磁界を取りこんで磁束の通り道を形成することで、磁界が外部に漏れ出しにくいようにしている。遮蔽カバー75は、電磁誘導加熱ユニット6の最外周部分に配置されており、第1フェライト98および第2フェライト99だけでは呼び込みきれない磁束を集める。この遮蔽カバー75の外側にはほとんど漏れ磁束が生じず、磁束の発生場所について自決することができている。
<1−7>電磁誘導加熱制御
上述した電磁誘導加熱ユニット6は、冷凍サイクルを暖房運転させる場合に暖房運転を開始させる起動時、暖房能力補助時、および、デフロスト運転を行う時にアキューム管Fの磁性体管F2を発熱させる制御を行う。ここでは、電磁誘導加熱ユニット6に着目した制御として、(i)流動条件判定処理、(ii)センサ外れ検知処理、(iii)急速高圧化処理、(iv)定常出力処理、および、(v)デフロスト処理について説明する。
以下、特に、起動時に関する説明を行う。
コントローラ90に対してユーザから暖房運転指示が入力された場合に、制御部11は、暖房運転を開始させる。暖房運転が開始されると、制御部11は、タイマ95に暖房開始経過時間のカウントを開始させ、圧縮機21が起動した後であって圧力センサ29aが検知する圧力が39kg/cm2まで上昇するのを待って、室内ファン42を駆動させる。これにより、室内熱交換器41を通過する冷媒が暖まっていない段階で、暖まっていない室内に空気流れを生じさせてしまうことによるユーザの不快感を防止している。ここで、圧縮機21が起動して圧力センサ29aが検知する圧力が39kg/cm2まで上昇するまでの時間を短くするために、電磁誘導加熱ユニット6を用いた電磁誘導加熱を行う。この電磁誘導加熱では、アキューム管Fの温度が急上昇するため、電磁誘導加熱を開始させる前に、電磁誘導加熱を開始してよい状況になったか否かを判定する制御を制御部11が行う。このような判定として、図17のタイムチャートに示すように、流動条件判定処理と、センサ外れ検知処理と、急速高圧化処理等がある。
(i)流動条件判定処理
電磁誘導加熱を行う際に、アキューム管Fに冷媒が流れていない状況では、加熱負荷は、アキューム管Fのうち電磁誘導加熱ユニット6が取り付けられている部分に滞留している冷媒だけになってしまう。このようにアキューム管Fに冷媒が流れていない状況で、電磁誘導加熱ユニット6による電磁誘導加熱を行ってしまうと、アキューム管Fの温度が冷凍機油を劣化させてしまうほどに異常上昇してしまう。また、電磁誘導加熱ユニット6自体も温度が上昇してしまい、機器の信頼性を低下させてしまう。このため、ここでは、このようにアキューム管Fに冷媒が流れていない状況で電磁誘導加熱ユニット6による電磁誘導加熱が行われることが無いように、電磁誘導加熱を開始する前の段階でアキューム管Fに冷媒が流れていることを確認する流動条件判定処理を行う。
流動条件判定処理では、図18のフローチャートに示すように、以下の各処理が行われる。
ステップS11では、制御部11は、コントローラ90が、ユーザから、冷房運転ではなく、暖房運転の指令を受け付けたか否か判断する。電磁誘導加熱ユニット6による冷媒加熱は、暖房運転が行われる環境下で必要になるため、このような判断を行う。
ステップS12では、制御部11は、圧縮機21の起動を開始させ、圧縮機21の周波数を徐々に上げていく。
ステップS13では、制御部11は、圧縮機21の周波数が所定最低周波数Qminに到達したか否かを判断し、到達していると判断した場合には、ステップS14に以降する。
ステップS14では、制御部11は、流動条件判定処理を開始して、圧縮機21の周波数が所定最低周波数Qminに到達した時(図17の点a参照)の電磁誘導サーミスタ14の検出温度データおよび室外熱交温度センサ29cの検知温度データを格納し、タイマ95による流動検知時間のカウントを開始する。この圧縮機21の周波数が所定最低周波数Qminに達していない状態では、アキューム管Fおよび室外熱交換器23を流れる冷媒は、気液二相状態であって飽和温度で一定温度に保たれているため、電磁誘導サーミスタ14および室外熱交温度センサ29cが検知する温度は、飽和温度で一定であり、変化しない。しかし、しばらくして圧縮機21の周波数が上昇していき、室外熱交換器23内およびアキューム管F内の冷媒圧力がさらに低下していき、飽和温度が低下し始めることで、電磁誘導サーミスタ14および室外熱交温度センサ29cが検知する温度も低下し始める。なお、ここでは、圧縮機21の吸入側に対して、室外熱交換器23の方が、アキューム管Fよりも下流側に存在しているため、アキューム管Fを通過する冷媒の温度が下がり始めるタイミングよりも、室外熱交換器23を通過している冷媒温度が低下し始めるタイミングのほうが早い(図17の点bおよび点c参照)。
ステップS15では、制御部11は、タイマ95のカウント開始から10秒間の流動検知時間が経過したか否かを判断し、流動検知時間が経過していた場合にはステップS16に移行する。他方、流動検知時間が未だ経過していない場合は、ステップS15を繰り返す。
ステップS16では、制御部11は、流動検知時間が経過したときの、室外熱交換器23内およびアキューム管F内の冷媒温度が低下した状態での、電磁誘導サーミスタ14の検出温度データおよび室外熱交温度センサ29cの検知温度データを取得し、ステップS17に移行する。
ステップS17では、制御部11は、ステップS16で取得した電磁誘導サーミスタ14の検出温度が、ステップS14で格納した電磁誘導サーミスタ14の検出温度データよりも3℃以上低下しているか否か、および、ステップS16で取得した室外熱交温度センサ29cの検知温度が、ステップS14で格納した室外熱交温度センサ29cの検知温度データよりも3℃以上低下しているか否かを判断する。すなわち、流動検知時間中に冷媒温度の低下を検出できたか否かを判断する。ここで、電磁誘導サーミスタ14の検出温度または室外熱交温度センサ29cの検知温度のいずれか一方が3℃以上低下している場合には、アキューム管Fに冷媒が流れている状態であり、冷媒の流動が確保された状態にあると判断して流動条件判定処理を終了し、電磁誘導加熱ユニット6の出力を最大限利用する起動時の急速高圧化処理、もしくは、センサ外れ検知処理等に移行する。
他方、電磁誘導サーミスタ14の検出温度または室外熱交温度センサ29cの検知温度のいずれもが3℃以上低下していない場合には、ステップS18に移行する。
ステップS18では、制御部11は、アキューム管Fを流れている冷媒量が電磁誘導加熱ユニット6による誘導加熱を行うには不十分であるとして、制御部11が、コントローラ90の表示画面に流動異常表示を出力する。
(ii)センサ外れ検知処理
センサ外れ検知処理は、電磁誘導サーミスタ14がアキューム管Fに取り付けられて空気調和装置1の据え付けが終了した後(据え付けが終了した後、電磁誘導加熱ユニット6に電力を供給しているブレーカが落ちた後も含む)であって、初めて暖房運転が開始される際に行う、電磁誘導サーミスタ14の取付状態を確認するための処理である。具体的には、上述の流動条件判定処理においてアキューム管F内の冷媒の流動量が確保されていると判断された後であって、かつ、電磁誘導加熱ユニット6をの出力を最大限にして利用する起動時の急速高圧化処理を行う前に、制御部11が、センサ外れ検知処理を行う。
空気調和装置1の搬入作業時には、予期しない振動等が加わることで電磁誘導サーミスタ14の取付状態が不安定になったり外れてしまったりすることがあり、搬入して初めて電磁誘導加熱ユニット6を稼働させる場合には、特に、その信頼性が求められ、搬入して初めての電磁誘導加熱ユニット6の稼働が適正に行われた場合には、その後の稼働も安定して行われることがある程度予測できる。このため、上述のタイミングでセンサ外れ検知処理が行われる。
センサ外れ検知処理では、図19のフローチャートに示すように、以下の各処理が行われる。
ステップS21では、制御部11は、流動条件判定処理によって確認されたアキューム管Fでの冷媒流動量もしくはそれ以上の冷媒流動量を確保しつつ、流動検知時間が終了した時点(=センサ外れ検知時間の開始時点)での電磁誘導サーミスタ14の検知温度データ(図17の点d参照)を格納しつつ、電磁誘導加熱ユニット6のコイル68に電力供給を開始する。ここでの電磁誘導加熱ユニット6のコイル68に対する電力の供給は、所定の最大供給電力Mmax(2kW)よりも小さな出力である50%の出力の外れ検知供給電力M1(1kW)で、センサ外れ検知時間としての20秒間だけ行われる。この段階では、未だ電磁誘導サーミスタ14の取付状態が良好であることが確認されていない段階であるため、アキューム管Fが異常な温度上昇をしているにもかかわらず、電磁誘導サーミスタ14がこの異常な温度上昇を検出できないことによってヒューズ15を損傷してしまったり、電磁誘導加熱ユニット6の樹脂製の部材を溶かしてしまったりすることが無いように、出力を50%に抑えている。また、同時に、電磁誘導加熱ユニット6による連続加熱時間が最大連続出力時間の10分を超えることが無いように予め設定しているため、制御部11は、電磁誘導加熱ユニット6による出力を継続している間の経過時間をタイマ95によってカウントし始める。なお、電磁誘導加熱ユニット6のコイル68に対する電力の供給と、コイル68が周囲に生じさせる磁界の大きさとは相関関係がある値である。
ステップS22では、制御部11は、センサ外れ検知時間が終了したか否か判断する。センサ外れ検知時間が終了している場合には、ステップS23に移行する。他方、センサ外れ検知時間が未だ終了していない場合には、ステップS22を繰り返す。
ステップS23では、制御部11は、センサ外れ検知時間が終了した時点での電磁誘導サーミスタ14の検出温度を取得し(図17の点e参照)、ステップS24に移行する。
ステップS24では、制御部11は、ステップS23で取得したセンサ外れ検知時間が終了した時点での電磁誘導サーミスタ14の検出温度が、ステップS21で格納したセンサ外れ検知時間の開始時点での電磁誘導サーミスタ14の検出温度データよりも10℃以上上昇しているか否かを判断する。すなわち、センサ外れ検知時間中に電磁誘導加熱ユニット6による誘導加熱によって冷媒温度が10℃以上上昇しているか否かを判断する。ここで、電磁誘導サーミスタ14の検出温度が10℃以上上昇している場合には、電磁誘導サーミスタ14のアキューム管Fに対する取付状態が良好であること、および、電磁誘導加熱ユニット6による誘導加熱でアキューム管Fが適切に暖められていることを確認できたと判断してセンサ外れ検知処理を終了し、電磁誘導加熱ユニット6の出力を最大限利用する起動時の急速高圧化処理に移行する。他方、電磁誘導サーミスタ14の検出温度が10℃以上上昇していない場合には、ステップS25に移行する。
ステップS25では、制御部11は、センサ外れリトライ処理の回数をカウントする。リトライ回数が10回未満である場合にはステップS26に移行し、リトライ回数が10回を超えている場合にはステップS26に移行することなくステップS27に移行する。
ステップS26では、制御部11は、センサ外れリトライ処理を実行する。ここでは、さらに30秒経過した時点での電磁誘導サーミスタ14の検知温度データ(図17には示していない)を格納しつつ、電磁誘導加熱ユニット6のコイル68に外れ検知供給電力M1での電力供給を20秒間行い、ステップS22、23同様の処理を行い、電磁誘導サーミスタ14の検出温度が10℃以上上昇している場合にはセンサ外れ検知処理を終了し、電磁誘導加熱ユニット6の出力を最大限利用する起動時の急速高圧化処理に移行する。他方、電磁誘導サーミスタ14の検出温度が10℃以上上昇していない場合には、ステップS25に戻る。
ステップS27では、制御部11は、電磁誘導サーミスタ14のアキューム管Fに対する取付状態が不安定もしくは良好でないと判断して、コントローラ90の表示画面にセンサ外れ異常表示を出力する。
(iii)急速高圧化処理
流動条件判定処理と、センサ外れ検知処理とを終えて、アキューム管Fにおける十分な冷媒の流動が確保され、電磁誘導サーミスタ14のアキューム管Fに対する取付状態が良好であること、および、電磁誘導加熱ユニット6による誘導加熱でアキューム管Fが適切に暖められていることを確認した状態で、制御部11は、急速高圧化処理を開始する。
ここでは、電磁誘導加熱ユニット6による誘導加熱を、高い出力で行ったとしても、アキューム管Fを異常温度上昇させることがないことが確認されているため、空気調和装置1の信頼性を向上できている。
急速高圧化処理では、図20のフローチャートに示すように、以下の各処理が行われる。
ステップS31では、制御部11は、電磁誘導加熱ユニット6のコイル68に対する電力の供給を、上述のセンサ外れ検知処理のときのように50%に出力制限した外れ検知供給電力M1とすることなく、所定の最大供給電力Mmax(2kW)とする。ここでの電磁誘導加熱ユニット6による出力は、圧力センサ29aが、所定の目標高圧圧力Pに達するまで継続して行う。
この空気調和装置1の冷凍サイクルにおける高圧異常上昇を防止させるために、圧力センサ29aが異常高圧圧力Prを検知した場合に、制御部11は、圧縮機21を強制的に停止する。この急速高圧処理の際の目標高圧圧力Phは、この異常高圧圧力Prよりも小さな圧力値である別個の閾値として設けられている。
ステップS32では、制御部11は、センサ外れ検知処理のステップS21でカウントを開始した電磁誘導加熱ユニット6の最大連続出力時間の10分を経過しているか否かを判断する。ここで、最大連続出力時間を経過していない場合には、ステップS33に以降する。他方、最大連続出力時間を経過している場合には、ステップS34に以降する。
ステップS33では、制御部11は、圧力センサ29aの検知圧力が目標高圧圧力Phに達したか否か判断する。ここで、目標高圧圧力Phに達している場合には、ステップS34に移行する。他方、ここで、目標高圧圧力Phに達していない場合には、ステップS32を繰り返す。
ステップS34では、制御部11は、室内ファン42の駆動を開始させ、急速高圧化処理を終え、定常出力処理に移行する。
ここでは、ステップS33からステップS34に以降された場合には、ユーザに対して十分に暖かい調和空気を提供できる状態になった状況で室内ファン42が稼働し始める。ステップS32からステップS34に以降した場合には、ユーザに対して十分な暖かい調和空気を提供できる状態に至っていないが、ある程度の暖かい調和空気を提供できる状態であって暖房運転開始からの経過時間が長くなりすぎない範囲で温風の提供を開始させることができるようになる。
(iv)定常出力処理
定常出力処理では、外れ検知供給電力M1(1kW)以上であって最大供給電力Mmax(2kW)以下の出力である定常供給電力M2(1.4kW)を固定出力値として、電磁誘導サーミスタ14の検知温度が起動時目標アキューム管温度である80℃で維持されるように、電磁誘導加熱ユニット6の電力供給頻度をPI制御する。
定常出力処理では、図21のフローチャートに示すように、以下の各処理が行われる。
ステップS41では、制御部11は、電磁誘導サーミスタ14の検知温度を格納し、ステップS42に移行する。
ステップS42では、制御部11は、ステップS41で格納した電磁誘導サーミスタ14の検知温度を、起動時目標アキューム管温度の80℃と比較して、電磁誘導サーミスタ14の検知温度が、起動時目標アキューム管温度の80℃よりも所定温度だけ低い所定維持温度以下となったか否かを判断する。所定維持温度以下となっている場合には、ステップS43に移行する。所定維持温度以下になっていない場合には、ステップS41を繰り返す。
ステップS43では、制御部11は、最近の電磁誘導加熱ユニット6への電力供給を終えた時からの経過時間を把握する。
ステップS44では、制御部11は、連続して30秒間定常供給電力M2(1.4kW)で一定に保ったままで電磁誘導加熱ユニット6に電力を供給することを1セットとして、このセットの頻度を、ステップS43で把握した経過時間が長ければ長い程頻度を上げる、PI制御を行う。
(v)デフロスト処理
上述の定常出力処理を継続している際に、室外熱交換器23の室外熱交温度センサ29cの検知温度が所定値以下になった場合に、室外熱交換器23に付着している霜を溶かす運転であるデフロスト処理を行う。具体的には、四路切換弁22の接続状態を冷房運転と同様にして(図1の点線で示す接続状態)、圧縮機21から吐出される高圧高温ガス冷媒を、室内熱交換器41を通過させる前に室外熱交換器23に提供し、冷媒の凝縮熱を利用して室外熱交換器23に付着している霜を溶かす。
デフロスト処理では、図22のフローチャートに示すように、以下の各処理が行われる。
ステップS51では、制御部11は、圧縮機21の周波数が所定最低周波数Qmin以上であって所定の冷媒循環量が確保されていること、流動条件判定処理によって電磁誘導加熱を行うことができる程度の冷媒流動量が確保されていること、および、センサ外れ検知処理によって電磁誘導サーミスタ14の取付状態が適正であることを確認し、ステップS52に移行する。
ステップS52では、制御部11は、室外熱交温度センサ29cの検知温度が10℃未満になったか否かを判断する。10℃未満になっている場合には、ステップS53に移行する。10℃未満になっていない場合にはステップS52を繰り返す。
ステップS53では、制御部11は、電磁誘導加熱ユニット6による誘導加熱を停止させた状態にするとともに、デフロスト信号送信する。
ステップS54では、制御部11は、デフロスト信号が送信された後、四路切換弁22の接続状態を冷房運転の接続状態とし、さらに、四路切換弁22の接続状態が冷房運転の接続状態になってからタイマ95によってデフロスト開始後経過時間をカウントする。
ステップS55では、制御部11は、デフロスト開始後30秒経過したか否か判断する。ここで30秒経過している場合には、ステップS56に移行する。30秒経過していない場合には、ステップS55を繰り返す。
ステップS56では、制御部11は、電磁誘導加熱ユニット6のコイル68に対する電力の供給を所定の最大供給電力Mmax(2kW)としつつ、電磁誘導サーミスタ14の検出温度が目標デフロスト温度である40℃となるように(定常出力処理時の起動時目標アキューム管温度とは異なる)、電磁誘導加熱ユニット6による誘導加熱の頻度をPI制御する。なお、室外熱交温度センサ29の検知温度が0℃を下回っている場合にはさらにホットガスバイパス回路Hのホットガスバイパス弁27が開けられ、室外機2の底板2bの上面のうち室外ファン26の下方および室外熱交換器23の下方に高温高圧ガス冷媒が供給され、底板2bの上面に生じている氷を除去する。ここで、四路切換弁22の接続状態が冷房運転の状態に切り換えられているため、圧縮機21から吐出された高温高圧ガス冷媒は、室外熱交換器23の分岐合流点23kから合流分岐点23jまで流れて、合流分岐点23jにおいて合流して1本にまとめられることで、分岐配管Kの流量の3倍の流量となって集中的に合流配管Jを流れていく。この合流配管Jは、室外熱交換器23の下端近傍に位置しているので、室外熱交換器23の下端近傍に多くの凝縮熱を集中的に供給することができる。これにより、除霜速度をより迅速化させることができている。
ステップS57では、制御部11は、デフロスト開始後経過時間が10分を超えたか否か判断する。ここで10分を経過していない場合には、ステップS58に移行する。10分を経過している場合には、ステップS59に移行する。これにより、四路切換弁22の接続状態が冷房状態のままで10分以上経過してしまうことを防ぎ、室内温度の低下による不快感が生じにくいようにしている。
ステップS58では、制御部11は、室外熱交温度センサ29cの検知温度が10℃を超えているか否かを判断する。10℃を超えている場合には、ステップS59に移行する。10℃を超えていない場合にはステップS56に戻って繰り返す。
ステップS59では、制御部11は、圧縮機21を停止させて冷凍サイクル内の高低圧を均圧させつつ、電磁誘導加熱ユニット6による誘導加熱を終了する。
ステップS60では、制御部11は、四路切換弁22の接続状態を暖房運転の接続状態に切り換える。
そして、制御部11は、デフロストを終える信号を送信する。さらに、制御部11は、圧縮機21の周波数を所定最低周波数Qmin以上に上げていき、再度デフロスト処理を行う状況になるまで定常出力処理を行う。また、ホットガスバイパス回路Hのホットガスバイパス弁27は、デフロストを終える信号が送信された後、5秒後に閉じられる。
<1−8>空調起動制御
上述の電磁誘導過熱制御では、電磁誘導加熱ユニット6に着目して、(i)流動条件判定処理、(ii)センサ外れ検知処理、(iii)急速高圧化処理、(iv)定常出力処理、および、(v)デフロスト処理について説明した。
ここでは、このような電磁誘導過熱制御が行われることを利用して、迅速な高温吹出を可能とするための空調起動制御が行われている。
この空調起動制御は、図22のタイムチャートに示すように、(vi)導入判定制御、(vii)起動時能力増大制御、(viii)高温吹出開始制御、および、(ix)起動後暖房運転制御を行う。
(vi)導入判定制御
導入判定制御では、周囲温度の冷え込みが弱くユーザに対して特別暖かい空気を供給することが特に必要とされていない状況で行う中温吹出制御を行うか、もしくは、周囲温度が低い時にユーザに対してより暖かい調和空気を供給するための高温吹出制御を行うか、について周囲温度に基づいて判断する。
導入判定制御では、図23のフローチャートに示すように、以下の各処理が行われる。
ステップS61では、コントローラ90の図示しない入力ボタンによって、ユーザが設定温度を入力しつつ暖房運転開始の指示を入力すると、制御部11は、この暖房運転指示の情報を受け付けて、開始時点における室内温度センサ43の検知温度および室外気温センサ29bの検知温度を取得する。
ステップS62では、制御部11は、ステップS61で取得した室内温度および室外温度に基づいて、暖房運転を行える温度状況であるか否かを判断する。具体的には、図24に示すような室内温度と室外温度との関係を満たす場合には、暖房運転可能と判断して、ステップS63に移行する。ここで、暖房運転可能な範囲は、室外気温が、室内気温よりも冷え込んでいる環境であって、かつ、空気調和装置1の冷凍サイクルに暖房運転を実行させることが可能な温度条件範囲として予め定められており、制御部11が図24に示すデータを保持している。
ステップS63では、制御部11は、ステップS61で取得した室内温度および室外温度、および、図24に示す室内温度と室外温度との関係データに基づいて、高温吹出制御を実行可能な温度状況か否かを判断する。具体的には、図24にハッチングで示す高温吹出制御の温度範囲を満たした場合に高温吹出制御を行うと判断し、ステップS65に移行する。高温吹出制御を行わないと判断した場合には、中温吹出制御を行うと判断し、ステップS64に移行する。
ステップS64では、制御部11は、中温吹出制御を開始する。この中央吹出制御では、詳述は避けるが、暖房運転開始後の起動時において、室内熱交温度センサ44の検知温度が、所定温度に達するまで室内ファン42の起動を行わず、所定温度に達した後に室内ファン42の起動を開始する制御である。
ステップS65では、制御部11は、デフロスト処理後の運転開始であるか否かを判断する。ここで、デフロスト処理後の運転開始であれば、ステップS66に移行する。デフロスト処理後の運転開始ではなければステップS67に移行する。
ステップS66では、制御部11は、後述するサーモオン制御を開始する。
ステップS67では、制御部11は、サーモオン制御を開始するためのサーモオン条件よりも負荷が大きい状況であるか否かを判断する。ここで、サーモオン条件よりも負荷が大きい状況とは、設定温度−室内温度センサ43の検知温度−0.5℃が1より大きいという条件を満たす状況である。すなわち、サーモオン制御は、室内温度がある程度暖まっている状況での運転再開処理である。これに対して、暖房運転の起動時は、室内温度が低く、設定温度との乖離度合いが大きく、ユーザがより暖かい調和空気の供給を望む環境での運転開始処理が行われる。ここで、サーモオン条件よりも負荷が大きい状況であると判断した場合にはステップS68に移行する。サーモオン条件よりも負荷が大きい状況ではないと判断した場合には、ステップS66に移行する。
ステップS68では、制御部11は、高温吹出制御を開始し、導入判定処理を終了する。この高温吹出制御は、電磁誘導過熱制御においても述べたように、暖房運転開始後の起動時において、圧力センサ29aの検知圧力が目標高圧圧力Phに達するまで室内ファン42の起動を行わず、目標高圧圧力Phに達した後に室内ファン42の起動を開始する制御である。
(vii)起動時能力増大制御
上述した急速高圧化処理では、暖房運転開始から圧力センサ29aの検知圧力が目標高圧圧力Phに達するまでに要する時間を短縮化させるための制御を説明したが、この起動時能力増大制御では、上述の高温吹出制御が開始された場合に、目標高圧圧力Phに達する時間を短縮化させるために、室外電動膨張弁24の開度を絞り気味にする起動時固定開度制御を行った後、徐々に室外電動膨張弁24の開度を圧縮機21の周波数の上昇とともに上げていく制御である。
起動時能力増大制御では、図25のフローチャートに示すように、以下の各処理が行われる。
ステップS71では、制御部11は、室外電動膨張弁24の開度を固定開度DSに固定したままで(図22の点g参照)圧縮機21の周波数を、暖房運転開始時から所定時間の2分以内に所定最低周波数Qminに到達させる起動時固定開度制御を行う。
この固定開度DSは、室外電動膨張弁24の開度は、冷媒状態対応開度よりも狭くなるように絞った開度である。この冷媒状態対応開度とは、起動時固定開度制御を行う際の各条件と同一条件下で、後述する起動後暖房運転制御を行ったと仮定した場合に制御される室外電動膨張弁24の開度である。この起動時固定開度制御を行う際の各条件とは、室外電動膨張弁24の開度以外の冷凍サイクルの運転条件(圧縮機21の周波数、室内ファン42の風量、室外ファン26の風量等)および冷凍サイクルの周囲温度条件(室外温度条件、室内温度条件等)である。なお、起動後暖房運転制御は、室内熱交換器41の室外電動膨張弁24側を流れる冷媒の過冷却度が所定値で一定となるように、冷凍サイクルの冷媒状態が安定化するように、室外電動膨張弁24の開度を調整する制御である。
ステップS72では、制御部11は、圧縮機21の周波数が所定最低周波数Qminに達した状態で、暖房運転の開始からタイマ95によってカウントされている暖房開始経過時間の2分が経過したか否かを判断する。所定最低周波数Qminに達した状態で、暖房運転開始時から暖房開始経過時間の2分が経過している場合には、ステップS73に移行する。所定最低周波数Qminに達していないもしくは暖房運転開始時から暖房開始経過時間の2分が経過していない場合には、ステップS72を繰り返す。
ステップS73では、制御部11は、室外電動膨張弁24の開度を固定開度DSより大きな第1開度D1に上げると同時に、圧縮機21の周波数を第1周波数R1に上げ始める。
ステップS74では、制御部11は、圧縮機21の周波数が第1周波数R1となるように制御しつつ、室外電動膨張弁24の開度を室内熱交換器41の室外電動膨張弁24側を流れる冷媒の過冷却度が所定値で一定となるように制御する。
ステップS75では、制御部11は、圧縮機21の周波数が、第1周波数R1に達したか否か判断する。第1周波数R1に達している場合には、ステップS76に移行する。第1周波数R1に達していない場合には、ステップS74に戻る。
ステップS76では、制御部11は、室外電動膨張弁24の開度を第1開度D1より大きな第2開度D2に上げると同時に、圧縮機21の周波数を第2周波数R2に上げ始める。以下、このような制御を、圧縮機21の周波数が最大周波数Rmaxとなり、かつ、室外電動膨張弁24の開度が最大開度Dmaxとなるまで繰り返す(図22の点m参照)。圧縮機21の周波数が最大周波数Rmaxとなり、かつ、室外電動膨張弁24の開度が最大開度Dmaxとなった場合には、ステップS77に移行する。圧縮機21の周波数が最大周波数Rmaxとなっていないか、もしくは、室外電動膨張弁24の開度が最大開度Dmaxとなっていない場合には、ステップS76を繰り返す。
ステップS77では、制御部11は、圧縮機21の周波数を最大周波数Rmaxで維持しつつ、室外電動膨張弁24の開度を、室内熱交換器41の室外電動膨張弁24側を流れる冷媒の過冷却度が所定値で一定となるように制御する。
なお、以上の起動時能力増大制御は、暖房運転開始後に始めて室内温度センサ43の検知温度が設定温度に到達するまで行われ、到達後は起動後暖房運転制御が行われつつ、再度暖房運転起動が行われるまでは起動時能力増大制御は行われない。
これにより、徐々に冷凍サイクルの冷媒循環量を上昇させていくことで、冷凍能力を徐々に上げていくことができる。そして、冷凍能力を一度で最大まで上げてしまうのではなく、段階的に上げていくことで、圧縮機21が液状態の冷媒を吸入してしまったり、圧力センサ29aの検知圧力が異常上昇してしまう状態を回避することができる。
(viii)高温吹出開始制御
暖房運転開始時の室内温度は一般に低いため、室内ファン42を起動時の最初から駆動させると、室内に冷たい空気による空気流れが形成されてしまうことが多い。このため、高温吹出開始制御を行うことで、暖房運転開始後、始めに室内機4から室内に供給される調和空気の温度をある程度高い温度として、ユーザへ与える不快感を低減させる。
さらに、室内に提供できる調和空気の温度として、十分高い温度の調和空気を供給できる状態を、暖房運転開始からできるだけ早い段階で実現できるように、室内ファン42の駆動を停止状態として維持し、室内熱交換器41における凝縮能力を低く抑える。これにより、圧縮機21から室内熱交換器41に向かう冷媒圧力を迅速に高め、高温高圧化させる。
高温吹出開始制御では、図26、27のフローチャートに示すように、以下の各処理が行われる。
ステップS81では、制御部11は、室内ファン42が停止されている状態を確認し、停止状態で維持する。
ステップS82では、制御部11は、圧力センサ29aの検知圧力が、目標高圧圧力Phに達したか否かを判断する。目標高圧圧力Phに達している場合には(図22の点参照)、ステップS86に移行する。目標高圧圧力Phに達していない場合には、ステップS83に移行する。
ステップS83では、制御部11は、暖房運転開始時から所定固定起動時間Txとしての2分30秒が経過したか否かを判断する。所定固定起動時間が経過している場合には、圧力センサ29aの検知圧力が目標高圧圧力Phに至っていなくても、ステップS86に移行する。所定固定起動時間が経過していない場合には、ステップS84に移行する。これにより、暖房運転が開始した後、いつまで経っても温風が吹き出されない状態が続くことを回避することができる。
ステップS84では、制御部11は、吐出温度センサ29dが検知する吐出管Aを通過する冷媒温度が所定吐出温度Tpである110度を超えたか否かを判断する。所定吐出温度Tpを超えている場合には、圧力センサ29aの検知圧力が目標高圧圧力Phに至っていなくても、ステップS86に移行する。所定吐出温度Tpを超えていない場合には、ステップS85に移行する。これにより、高圧の異常上昇を防止でき、機器への負担を防止しつつ、冷凍機油の劣化を回避することができる。
ステップS85では、制御部11は、圧縮機電力検知部29fが検知する電力供給部21eによる供給電力量が所定電力値Ehを超えているか否かを判断する。所定電力値Ehを超えている場合には、圧力センサ29aの検知圧力が目標高圧圧力Phに至っていなくても、ステップS86に移行する。所定電力値Ehを超えていない場合には、ステップS82に戻る。これにより、電装品の損傷の発生を回避することができる。
なお、室内ファン42は、微弱な風量である「LL」、弱い風量である「L」、中程度の風量である「M」および最大風量である「H」の順に4段階の風量に設定することができる
ステップS86では、制御部11は、室内ファン42を、微弱な風量「LL」で駆動させると同時に、室内ファン起動後タイマをカウントし始める。(図22の点hもしくはl参照)。そして、ここでは、最も小さな風量である「LL」での起動を開始させる。このように、室内熱交換器41には、最も微弱な「LL」程度の風量しか与えられないため、圧力センサ29aが検知する圧力が急激に下がることがなく、室内に暖かい空気の供給を続けることができる。
ステップS87では、制御部11は、室内ファン起動後タイマのカウントが30秒以上経過しており所定復帰高圧閾値Pmを超えた状態が10秒以上維持された状態(図22の点n、o参照)になるか、もしくは、暖房運転開始時から10分経過したか否かを判断する。室内ファン起動後タイマのカウントが30秒以上経過しており目標高圧が10秒以上維持された状態になるか、もしくは、暖房運転開始時から10分経過していると判断した場合には、ステップS91に移行する。室内ファン起動後タイマのカウントが30秒以上経過していないかもしくは目標高圧が10秒以上維持されておらず、かつ、暖房運転開始時から10分経過していないと判断した場合には、ステップS88に移行する。ここで、室内ファン起動後タイマのカウントが30秒以上経過するのを待つことで、すぐに制御から抜け出してしまうことがないようにしている。
ステップS88では、制御部11は、室内ファン起動後タイマのカウントで5秒経過する前に圧力センサ29aの検知圧力が所定低圧閾値Plである36kg/cm2未満になるか、もしくは、予め定めた10秒間が経過したか、を判断する。ここで、所定低圧閾値Pl未満になる(図22の点i参照)かもしくは10秒間が経過した場合には、ステップS89に移行する。所定低圧閾値Pl未満にならず10秒間も経過していない場合には、ステップS88を繰り返す。
ステップS89では、制御部11は、室内ファン42を停止させて、風量を「0」にし、室内ファン起動後タイマをリセットする(図22の点j参照)。
ステップS90では、制御部11は、圧力センサ29aの検知圧力が所定復帰高圧閾値Pmである37kg/cm2より大きくなるか(図22の点k参照)、もしくは、室内ファン42が停止した後予め定めた10秒間が経過したか否かを判断する。所定復帰高圧閾値Pmより大きくなるかもしくは室内ファン42が停止した後10秒間が経過した場合には、ステップS86に移行する。所定復帰高圧閾値Pmより大きくなく室内ファン42が停止した後10秒間が経過していない場合には、ステップ90を繰り返す。
ステップS91では、制御部11は、高温吹出開始制御を終了し起動後暖房運転制御を開始するとともに、室内ファン42の風量を「LL」に制限することなく、「L」以上の風量を実現できる状態にする(図22の点p参照)。
(ix)起動後暖房運転制御
起動後暖房運転制御は、室内熱交換器41の室外電動膨張弁24側を流れる冷媒の過冷却度一定制御により、冷凍サイクルの冷媒状態が安定化するように、室外電動膨張弁24の開度を調整する制御である。
起動後暖房運転制御では、図28のフローチャートに示すように、以下の各処理が行われる。
ステップS92では、制御部11は、コントローラ90が、ユーザからの暖房停止指示を受け付けたか否かを判断する。ここで、暖房停止指示を受け付けていたと判断した場合には、起動後暖房運転制御を終了する。暖房停止指示を受け付けていない場合にはステップS93に移行する。
ステップS93では、制御部11は、室内ファン42の風量を「LL」に制限することなく、コントローラ90でユーザから設定された設定風量として、「L」以上の風量を行う。
ステップS94では、制御部11は、サーモオフ条件が満たされているか否か判断する。具体的には、設定温度−室内温度センサ43の検知温度−0.5℃が1以下になる(図22の点qで室内温度センサ43の検知温度がTyを超えた状態)というサーモオフ条件を満たされているか否か判断する。サーモオフ条件が満たされている場合には、ステップS95に移行する。サーモオフ条件が満たされていない場合には、ステップS94を繰り返す。
ステップS95では、制御部11は、圧縮機21の周波数を最低周波数Qminに落としつつ、室外電動膨張弁24の開度も落とす。
ステップS96では、制御部11は、サーモオン条件が満たされているか否か判断する。具体的には、設定温度−室内温度センサ43の検知温度が2℃以上になる(図22の点sで室内温度センサ43の検知温度がTzを下回った状態)というサーモオン条件を満たされているか否か判断する。サーモオン条件が満たされている場合には、ステップS97に移行する。サーモオン条件が満たされていない場合には、ステップS96を繰り返す。
ステップS97では、制御部11は、圧縮機21の周波数を上げていきつつ、室外電動膨張弁24の開度を上げていく制御を行い、ステップS92に戻って繰り返す。なお、この時は、高温吹出開始制御のような運転は行わない。既に室内が設定温度近くになっており、十分に暖まっているからである。
<本実施形態の空気調和装置1の特徴>
空気調和装置1では、室外電動膨張弁24の開度を絞り気味にする起動時固定開度制御を行うことで、暖房運転開始から圧力センサ29aの検知圧力が目標高圧圧力Phに達するまでに要する時間を短縮化させることができている。
このように、目標高圧圧力Phに達するまでに要する時間を短縮化させつつも、起動時能力増大制御を行うことで、徐々に室外電動膨張弁24の開度を圧縮機21の周波数の上昇とともに上げていき、循環量を増大させることで能力を確保していくことができている。このように急激に能力を上げるのではなく、段階的に上げることで、圧縮機21が液冷媒を吸入してしまったり高圧側圧力が異常上昇してしまうことを回避することができている。
<他の実施形態>
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
(A)
上記実施形態では、冷凍サイクルの冷媒状態の安定化を過冷却度一定制御により行う場合について例に挙げて説明した。
しかし、本発明はこれに限られるものではない。
例えば、過冷却度をある一定値に保つのではなく、ある範囲内に維持する制御を行うようにしてもよい。
(B)
上記実施形態では、冷凍サイクルの冷媒状態の安定化を過冷却度一定制御により行う場合について例に挙げて説明した。
しかし、本発明はこれに限られるものではない。
例えば、冷凍サイクルにおける冷媒の分布状態の変化の程度を、所定分布状態で、もしくは、所定分布範囲内で所定時間の間維持させる制御を行うようにしてもよい。この冷媒分布状態の検知としては、例えば、冷凍サイクルの凝縮器にサイトグラスを設けておく等して冷媒の液面を把握することで冷媒分布状態を把握し、この分布状態が所定分布状態もしくは所定分布範囲内となるように行われる安定化の制御であってもよい。
さらに、圧縮機21の吸入側を流れる冷媒の過熱度が所定値もしくは所定範囲内で所定時間の間維持されるように制御する場合であってもよい。
(C)
上記実施形態では、サーモオフ条件を満たした場合に、制御部11が圧縮機21の周波数を最低周波数Qminに落とす場合について説明した。
しかし、本発明はこれに限られるものではない。
例えば、サーモオフ条件を満たした場合には、制御部11は、圧縮機21の駆動を完全に停止させるようにしてもよい。
(D)
上記実施形態では、所定復帰高圧閾値Pmと、目標高圧圧力Phとが異なる圧力値である場合について説明した。
しかし、本発明はこれに限られるものではない。
例えば、所定復帰高圧閾値Pmと、目標高圧圧力Phとを同一の圧力値として制御してもよい。
(E)
上記実施形態では、冷媒回路10のうち、アキューム管Fに対して電磁誘導加熱ユニット6が取り付けられる場合について説明した。
しかし、本発明はこれに限られるものではない。
例えば、アキューム管F以外の他の冷媒配管に設けられていてもよい。この場合には、電磁誘導加熱ユニット6を設ける冷媒配管部分に磁性体管F2等の磁性体を設ける。
(F)
上記実施形態では、アキューム管Fは、銅管F1と磁性体管F2との二重管として構成されている場合を挙げて説明した。
しかし、本発明はこれに限られるものではない。
図29に示すように、例えば、磁性体部材F2aと、2つのストッパーF1a、F1bと、がアキューム管Fや加熱対象となる冷媒配管の内部に配置されていてもよい。ここで、磁性体部材F2aは、磁性体材料を含有しており、上記実施形態における電磁誘導加熱によって発熱を生じる部材である。ストッパーF1a、F1bは、銅管F1の内側二カ所において、冷媒の通過を常時許容するが、磁性体部材F2aの通過は許容しない。これにより、磁性体部材F2aは、冷媒が流れても移動しない。このため、アキューム管F等の目的の加熱位置を加熱させることができる。さらに、発熱する磁性体部材F2aと冷媒とが直接接触するため、熱伝達効率を向上させることができる。
(G)
上記他の実施形態(F)で説明した磁性体部材F2aは、ストッパーF1a、F1bを用いることなく配管に対して位置が定まるようにしてもよい。
図30に示すように、例えば、銅管F1に二カ所で曲げ部分FWを設け、当該二カ所の曲げ部分FWの間の銅管F1の内側に磁性体部材F2aを配置させてもよい。このようにしても、冷媒を通過させつつ、磁性体部材F2aの移動を抑制させることができる。
(H)
上記実施形態では、コイル68がアキューム管Fに対して螺旋状に巻き付けられている場合について説明した。
しかし、本発明はこれに限られるものではない。
例えば、図31に示すように、ボビン本体165に巻き付けられたコイル168が、アキューム管Fに巻き付くことなく、アキューム管Fの周囲に配置されていてもよい。ここでは、ボビン本体165は、軸方向がアキューム管Fの軸方向に対して略垂直となるように配置されている。また、ボビン本体165およびコイル168は、アキューム管Fを挟むように2つに別れて配置されている。
この場合には、例えば、図32に示すように、アキューム管Fを貫通させている第1ボビン蓋163および第2ボビン蓋164が、ボビン本体165に対して勘合した状態で配置されていてもよい。
さらに、図33に示すように、第1ボビン蓋163および第2ボビン蓋164が、第1フェライトケース171および第2フェライトケース172によって挟み込まれて固定されていてもよい。図33では、2つのフェライトケースがアキューム管Fを挟み込むように配置されている場合を例に挙げたが、上記実施形態と同様に、4方向に配置されていてもよい。また、上記実施形態と同様に、フェライトを収容させていてもよい。
(I)
上記実施形態では、室内機4と室外機2とを一台ずつ有している空気調和装置1を例に挙げて説明した。
しかし、本発明はこれに限られるものではない。
例えば、1つの室外機に対して複数の室内機が並列もしくは直列に接続されている空気調和装置であってもよい。この場合には、室内機毎に吹き出し温度の高い順番に関する優先順位等を設定するようにしてもよい。
また、1つの室内機に対して複数の室外機が並列もしくは直列に接続されている空気調和装置であってもよい。この場合には、より迅速に目標高圧圧力Phに達することができるとともに、能力をより増大させることができるようになる。
さらに、複数の室内機に対して複数の室外機が並列もしくは直列に接続されている空気調和装置であってもよい。
<その他>
以上、本発明の実施形態について、いくつかの例を挙げて説明したが、本発明はこれらに限られない。例えば、上記記載から当業者が実施可能な範囲で、上述の実施形態の異なる部分を適宜組み合わせて得られる組合せ実施形態も、本発明に含まれる。
本発明を利用すれば、暖房起動時に温風を供給するために要する冷媒圧力の確保を簡易な構成によって迅速に行うことが可能なため、暖房運転が行われる空気調和装置において特に有用である。
1 空気調和装置
6 電磁誘導加熱ユニット
10 冷媒回路
11 制御部(冷媒状態把握部)
14 電磁誘導サーミスタ
21 圧縮機(圧縮機構)
23 室外熱交換器
24 室外電動膨張弁(膨張機構)
29a 圧力センサ(冷媒圧力把握部)
29b 室外気温センサ
29c 室外熱交温度センサ
41 室内熱交換器
42 室内ファン
43 室内温度センサ
44 室内熱交温度センサ(冷媒状態把握部)
68 コイル(磁界発生部)
90 コントローラ
DS 固定開度
D1 第1開度
D2 第2開度
F アキューム管、冷媒配管
Mmax 最大供給電力
Ph 目標高圧圧力(所定高圧閾値)
R1 第1周波数(第1所定目標周波数)
R2 第2周波数(第2所定目標周波数)
Rmax 所定最大周波数
特開2000−111126号公報 特開2000−105015号公報 特開平11−101522号公報

Claims (11)

  1. 圧縮機構(21)、室内熱交換器(41)、室内ファン(42)、膨張機構(24)および室外熱交換器(23)を少なくとも含んで冷凍サイクルを行う空気調和装置(1)であって、
    前記室内熱交換器から前記膨張機構に向かう冷媒の過冷却度、および、前記圧縮機構(21)の吸入側を流れる冷媒の過熱度の少なくともいずれか一方を把握する冷媒状態把握部(44、11)と、
    前記冷媒状態把握部(44、11)が把握した値に応じて前記膨張機構(24)の開度を調整する起動後暖房運転制御と、前記膨張機構(24)の開度を固定開度(DS)として維持したままで前記圧縮機構(21)を起動する起動時固定開度制御と、を行う制御部(11)と、
    を備え、
    前記固定開度(DS)は、冷媒状態対応開度よりも狭くなるように絞った開度であり、
    前記冷媒状態対応開度は、前記起動時固定開度制御を実行する時における前記膨張機構(24)を除く前記冷凍サイクルの運転条件、および、前記起動時固定開度制御を実行する時における前記冷凍サイクルの周囲温度条件、と同じ条件下で、前記起動後暖房運転制御が行われる場合の前記膨張機構(24)の開度である、
    空気調和装置(1)。
  2. 前記起動後暖房運転制御は、前記冷媒状態把握部(44、11)が把握した値に応じて前記冷凍サイクルの冷媒状態が安定化するように前記膨張機構(24)の開度を調整する起動後安定化制御である、
    請求項1に記載の空気調和装置(1)。
  3. 前記起動後安定化制御における前記冷凍サイクルの冷媒状態の安定化とは、
    前記室内熱交換器(41)から前記膨張機構(24)に向かう冷媒の過冷却度が第2所定値もしくは第2所定範囲内で第2所定時間の間維持させること、および、
    前記圧縮機構(21)の吸入側を流れる冷媒の過熱度が第3所定値もしくは第3所定範囲内で第3所定時間の間維持させること、
    の少なくともいずれか1つである、
    請求項2に記載の空気調和装置(1)。
  4. 前記起動時固定開度制御において、前記制御部(11)は、
    前記圧縮機構(21)の周波数を第1所定目標周波数(R1)よりも高い第2所定目標周波数(R2)となるように上げつつ前記膨張機構(24)の開度を前記固定開度(DS)よりも広げた第1開度(D1)とする起動時能力増大制御を開始する直前までには、
    前記膨張機構(24)の開度が前記固定開度(DS)で維持された状態を保ちつつ前記圧縮機構(21)の周波数を前記第1所定目標周波数(R1)に到達させる、
    請求項1から3のいずれか1項に記載の空気調和装置(1)。
  5. 前記起動時能力増大制御において、前記制御部(11)は、
    前記圧縮機構(21)の周波数を前記第2所定目標周波数(R2)で維持しつつ前記膨張機構(24)の開度を前記冷媒状態把握部(44、11)が把握した値に応じて調整する制御を行う直前に、
    前記膨張機構(24)の開度を、一度、前記第1開度(D1)まで上げる、
    請求項4に記載の空気調和装置(1)。
  6. 前記制御部(11)は、前記起動時固定開度制御の開始時点から所定固定起動時間(Tx)を経過した時点で、前記起動時能力増大制御を開始する、
    請求項4または5に記載の空気調和装置(1)。
  7. 前記制御部(11)は、前記起動後暖房運転制御の開始のタイミングを、前記起動時能力増大制御を開始した時点より後の時点とする、
    請求項6に記載の空気調和装置(1)。
  8. 起動時能力増大制御において、前記制御部(11)は、前記圧縮機構(21)の周波数を前記第2所定目標周波数(R2)よりも高い周波数として予め定められた所定最大周波数(Rmax)に上げつつ前記膨張機構(24)の開度を前記第1開度(D1)よりも広げた第2開度(D2)とする起動時段階能力制御を行う、
    請求項4から7のいずれか1項に記載の空気調和装置(1)。
  9. 前記圧縮機構(21)から前記室内熱交換器(41)に向けて送られる冷媒の圧力を把握する冷媒圧力把握部(29a)をさらに備え、
    前記制御部(11)は、前記起動時固定開度制御を開始した時から前記冷媒圧力把握部(29a)の把握する圧力が所定高圧閾値(Ph)を超える前までの前記室内ファン(42)による風量よりも、前記冷媒圧力把握部(29a)の把握する圧力が前記所定高圧閾値(Ph)を超えた時以降の前記室内ファン(42)による風量の方が大きい起動時ファン制御を行う、
    請求項1から8のいずれか1項に記載の空気調和装置(1)。
  10. 前記制御部(11)は、前記起動時固定開度制御を開始した時から前記冷媒圧力把握部(29a)の把握する圧力が前記所定高圧閾値(Ph)を超える前までの間は、前記室内ファン(42)による風量を0にする、
    請求項9に記載の空気調和装置(1)。
  11. 前記圧縮機構の吸入側における冷媒配管(F)、および/または、前記冷媒配管(F)中を流れる冷媒と熱的接触をする部材、を誘導加熱させるために磁界を生じさせる磁界発生部(68)をさらに備え、
    前記制御部(11)は、少なくとも前記起動時固定開度制御の実行時に前記誘導加熱を行う、
    請求項1から10のいずれか1項に記載の空気調和装置(1)。
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