JP2010223459A - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧縮機21と、磁性体管F2が外周を構成している冷媒配管Fを有する冷凍サイクルを利用する空気調和装置1であって、コイル68、圧力センサ29a、および、制御部11を備えている。コイル68は、磁性体管F2を誘導加熱するための磁界を発生させる。圧力センサ29aは、冷凍サイクルの少なくとも一部の高圧側の冷媒圧力を検知する。制御部11は、冷凍サイクルが暖房運転を実行している時においてコイル68による磁界の発生を最大供給電力Mmaxとする状態を、圧縮機21の周波数が所定最低周波数Qmin以上の時から開始して圧力センサ29aが検知する圧力が目標高圧圧力Phに到達するまで行い。到達した時点以降は、最大供給電力Mmaxよりも低い定常供給電力M2を出力の上限として制約をかけた運転を行う。
【選択図】図17
Description
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。
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。
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。
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を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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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℃で位置されるように、電磁誘導加熱ユニット6の電力供給頻度をPI制御する。
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。
空気調和装置1では、急速高圧化処理を行うことで、電磁誘導加熱ユニット6による出力を最大供給電力Mmax(2kW)にして、室内熱交換器23に向けて流れる冷媒の高温高圧化を迅速に達成させる処理を行っている。これにより、暖房運転の起動開始からユーザに暖かい空気が提供されるまでに要する時間を短縮化させることが可能になっている。さらに、室内がある程度暖まった状態では定常出力処理を行うことで、電磁誘導加熱ユニット6による出力を最大供給電力Mmax(2kW)より小さく制限した定常供給電力M2(1.4kW)を固定出力値としている。これにより、電磁誘導加熱ユニット6の出力を上げ過ぎることによる制御のオーバーシュートを小さく抑えることが可能になっている。
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。
上記実施形態では、電磁誘導加熱ユニット6において最大供給電力Mmax(2kW)での出力を行わせる急速高圧化処理の終了時を、圧力センサ29aの検知圧力が目標高圧圧力Phに達した時点とした場合について例に挙げて説明した。
上記実施形態では、電磁誘導加熱ユニット6が停止状態から磁界を生じさせるように変化させることに起因して電磁誘導サーミスタ14の検知温度が変化することを検出することで、電磁誘導サーミスタ14の取付状態が良好であることを確かめる場合について例に挙げて説明した。
上記実施形態では、アキューム管Fの外側を構成している磁性体管F2の温度を検出する電磁誘導サーミスタ14の検知温度の変化に着目して、電磁誘導サーミスタ14の取付状態が良好であるか否かを判断する場合について説明した。
上記実施形態では、定常出力処理では電磁誘導加熱のための電磁誘導加熱ユニット6による出力を70%で固定しつつ、その出力頻度を制御する場合について説明した。
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。
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。
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。
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。
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。
6 電磁誘導加熱ユニット
10 冷媒回路
11 制御部
14 電磁誘導サーミスタ(温度検知部)
15 ヒューズ(温度検知部)
16 板バネ(弾性部材)
17 板バネ(弾性部材)
21 圧縮機
22 四路切換弁
23 室外熱交換器(所定流動検知部分)
24 電動膨張弁
25 アキュームレータ
29a 圧力センサ
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
43 室内温度センサ
44 室内熱交温度センサ
65 ボビン本体
68 コイル(磁界発生部)
71〜74 第1フェライトケース〜第4フェライトケース
75 遮蔽カバー
90 コントローラ
95 タイマ
98、99 第1フェライト、第2フェライト
F アキューム管、冷媒配管(所定流動検知部分)
M1 外れ検知供給電力(第1磁界レベル)
M2 定常供給電力(第1磁界制限基準値)
Mmax 最大供給電力(所定最大出力)
Claims (11)
- 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の誘導加熱を行い、冷媒を循環させる圧縮機構(21)を含んだ冷凍サイクルを利用する、空気調和装置(1)であって、
前記誘導加熱の加熱対象部分(F2)を誘導加熱させるために磁界を発生させる磁界発生部(68)と、
前記冷凍サイクルの少なくとも一部である所定状態量検知部分(F)を流れる冷媒に関する状態量を検知する冷媒状態量検知部(14、29a)と、
前記冷凍サイクルで暖房運転を行う起動時において、前記磁界発生部(68)による出力を所定最大出力(Mmax)とする状態を、前記圧縮機構が駆動状態となっている時から開始して前記冷媒状態量検知部(14、29a)が検知する状態量が第1所定目標状態量(Pr)に到達した時に終了させる起動時磁界発生制御、および、
前記所定最大出力(Mmax)よりも低い第1磁界制限基準値(M2)を前記磁界発生部(68)の出力の上限として制約をかける状態を、前記起動時磁界発生制御が終了した後に行う起動後磁界発生制御、
を少なくとも行う制御部(11)と、
を備えた空気調和装置(1)。 - 前記誘導加熱の加熱対象部分(F2)は、磁性体材料を含んでいる、
請求項1に記載の空気調和装置(1)。 - 前記所定状態量検知部分(F)は、前記磁界発生部(68)によって磁界が生じている部分である、
請求項1または2に記載の空気調和装置(1)。 - 前記冷媒状態量検知部(14、29a)が検知する状態量は、前記所定状態量検知部分(F)を流れる冷媒に関する温度および圧力の少なくとも何れか一方である、
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)。 - 前記冷媒状態量検知部(14、29a)は、前記所定状態量検知部分(F)を流れる冷媒に関する温度を検知する温度検知部(14)であって、
前記制御部(11)は、前記起動後磁界発生制御では、前記温度検知部(14)が検知する温度が目標維持温度で維持されるように前記磁界発生部(68)に発生させる磁界の大きさおよび/または前記磁界発生部(68)に磁界を発生させる頻度をPI制御する起動後磁界発生PI制御を行う、
請求項1から4のいずれか1項に記載の空気調和装置(1)。 - 前記冷媒状態量検知部(14、29a)は、前記所定状態量検知部分(F)を流れる冷媒に関する温度を検知する温度検知部(14)であって、
前記制御部(11)は、前記磁界発生部(68)に発生させる前記磁界のレベルを前記所定最大出力(Mmax)よりも低い範囲内で上げるもしくは下げるという磁界レベル変化処理を行うことで前記温度検知部(14)の検知温度に変化があることもしくは前記温度検知部(14)が温度変化を検知することの磁界レベル増加条件を満たした後に、前記起動時磁界発生制御を実行する、
請求項1から5のいずれか1項に記載の空気調和装置(1)。 - 前記磁界レベル変化処理で出力される最大の前記磁界レベルは(M1)は、前記第1磁界制限基準値(M2)よりも小さい値である、
請求項6に記載の空気調和装置(1)。 - 前記冷媒状態量検知部(14、29a)は、前記所定状態量検知部分(F)を流れる冷媒に関する温度を検知する温度検知部(14)であって、
前記制御部(11)は、第1圧縮機構状態と前記第1圧縮機構状態よりも出力レベルの高い第2圧縮機構状態との前記圧縮機構の出力が異なる両方の圧縮機構状態を前記圧縮機構に実現させた際に、前記第1圧縮機構状態と前記第2圧縮機構状態とで前記温度検知部(14)の検知温度に変化があるという流動条件を満たした後に、前記磁界レベル増加条件の判定を実行する、
請求項1から7のいずれか1項に記載の空気調和装置(1)。 - 前記冷媒状態量検知部(14、29a)は、前記所定状態量検知部分(F)を流れる冷媒に関する温度を検知する温度検知部(14)であって、
前記制御部(11)は、前記起動後磁界発生制御を開始した後であって、前記冷凍サイクルに前記暖房運転とは異なる除霜運転を実行させている時には、前記磁界発生部(68)の出力の上限を前記所定最大出力(Mmax)として、前記温度検知部(14)の検知温度に基づいて前記磁界発生部(68)による出力を制御する除霜運転出力制御を行う、
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)。 - 前記制御部(11)は、前記除霜運転出力制御時には、前記温度検知部(14)が検知する温度が前記第1所定目標温度よりも低い第2所定目標温度で維持されるようにPI制御する除霜PI制御を行う、
請求項9に記載の空気調和装置(1)。 - 前記冷媒状態量検知部(14、29a)は、前記所定状態量検知部分(F)を流れる冷媒に関する温度を検知する温度検知部(14)であって、
前記温度検知部(14)に対して弾性力を与える弾性部材(16、17)をさらに備え、
前記温度検知部(14)は、前記弾性部材(16、17)による前記弾性力によって前記所定状態量検知部分(F)に圧接している、
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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