JP2011149612A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器を１列にした場合であっても、室内ユニット内部のクロスフローファン等に結露が発生することを抑制する空気調和機を提供すること。
【解決手段】本発明の空気調和機は、少なくとも室内熱交換器４と、室内に空気を吹き出すクロスフローファン６とを内部に有する室内ユニット１を備えた空気調和機であって、冷媒を減圧する絞り機構１２と、室外で大気と冷媒とが熱交換を行う室外熱交換器８と、冷媒を圧縮する圧縮機１１と、冷房運転時の室内熱交換器の出口温度を検出する室内出口温度センサ９と、室内熱交換器４の略中央の冷媒温度を検出する室内中央温度センサ５とを備え、室内出口温度センサで検出する温度と、室内中央温度センサで検出する温度との温度差が、予め設定された温度ΔＴよりも大きい時は、絞り機構の開度を開く。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和機の運転制御に関する。

従来の空気調和機において、室内ユニット内に配されている熱交換器で空気と冷媒とを熱交換行う際に、室内ユニット内に配されている熱交換器の一部が過熱域となった場合は、過熱域のみを通過した空気と、熱交換器で熱交換された後の空気との間に、温度差が生じてしまい、その温度差が大きいため、熱交換器の風下側で互いの空気が混合された時には、クロスフローファンに結露してしまうという問題が生じていた。

それに対して、従来ではクロスフローファン等の結露を防止するために、室内ユニット内の熱交換器を２列配置し、熱交換器の出口部分は、風の流入方向に対して、熱交換器の風下側へ配置することで、冷媒の過熱領域が発生しても、結露が発生しにくい構造としていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１２７３３３号公報

しかしながら、上記従来の技術では室内の熱交換器を２列に配置する構造としなければならず、室内の熱交換器を１列にする場合には、冷媒流路の出口側が過熱域になると、室内ユニット内部のクロスフローファン等に結露が発生してしまい、その結果、室内に結露水を吹き出してしまうという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、熱交換器を１列にした場合であっても、室内ユニット内部のクロスフローファン等に結露が発生することを抑制す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、少なくとも室内熱交換器と、室内に空気を吹き出すクロスフローファンとを内部に有する室内ユニットを備えた空気調和機であって、冷媒を減圧する絞り機構と、室外で大気と冷媒とが熱交換を行う室外熱交換器と、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷房運転時の室内熱交換器の出口温度を検出する室内出口温度センサと、室内熱交換器の略中央の冷媒温度を検出する室内中央温度センサとを備え、室内出口温度センサで検出する温度と、室内中央温度センサで検出する温度との温度差が、予め設定された温度ΔＴよりも大きい時は、絞り機構の開度を開くことにより、冷媒流路の出口側が過熱域になっていると判断して絞り機構の開度を開くため、冷媒流路の出口側の過熱域をなくし、室内熱交換器の風下側で混合する空気の温度差をなくし、クロスフローファン等に発生する結露を抑制することができる。

本発明の空気調和機は、熱交換器を１列にした場合であっても、室内ユニット内部のクロスフローファン等に結露が発生することを抑制することができる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の概略構成図 同実施の形態１における運転制御のブロック図 同実施の形態１における運転制御のフローチャート 本発明の実施の形態２におけるフローチャート 本発明の実施の形態３におけるフローチャート 本発明の実施の形態４におけるフローチャート 本発明の実施の形態５におけるフローチャート

第１の発明の空気調和機は、少なくとも室内熱交換器と、室内に空気を吹き出すクロスフローファンとを内部に有する室内ユニットを備えた空気調和機であって、冷媒を減圧する絞り機構と、室外で大気と冷媒とが熱交換を行う室外熱交換器と、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷房運転時の室内熱交換器の出口温度を検出する室内出口温度センサと、室内熱交換器の略中央の冷媒温度を検出する室内中央温度センサとを備え、室内出口温度センサで検出する温度と、室内中央温度センサで検出する温度との温度差が、予め設定された温度ΔＴよりも大きい時は、絞り機構の開度を開くことにより、冷媒流路の出口側が過熱域になっていると判断して絞り機構の開度を開くため、冷媒流路の出口側の過熱域をなくし、室内熱交換器の風下側で混合する空気の温度差をなくし、クロスフローファン等に発生する結露を抑制することができる。

第２の発明の空気調和機は、特に第１の発明において、室内熱交換器内の冷媒流路が複数に分岐している場合は、複数の冷媒流路それぞれに出口温度を検出する複数の室内出口温度センサを備え、複数の室内出口温度センサで検出する温度と、室内中央温度センサで検出する温度との温度差において、いずれか一つの温度差が、予め設定された温度ΔＴよりも大きければ、絞り機構の開度を開くことにより、蒸発器内のすべてのパスにおいて過熱域をなくすことで結露を回避することができる。

第３の発明の空気調和機は、特に第１または第２の発明において、時間を計測する計時手段を備え、計時手段で計測する時間が、運転開始から第１の所定時間の間は、室内出口温度センサで検出する温度と室内中央温度センサで検出する温度との温度差が、予め設定された温度ΔＴ以上になっても、絞り機構の開度を変更しないことにより、運転開始時の冷凍サイクルが安定していない時点での誤検知を防止することを可能にする。

第４の発明の空気調和機は、特に第１〜第３の発明において、リモコンにより設定を変更されたことを検出する設定変更検知手段と、設定変更検知手段で変更を検知してから第２の所定時間の間は、室内出口温度センサで検出する温度と室内中央温度センサで検出する温度との温度差が、予め設定された温度ΔＴ以上になっても、絞り機構の開度を変更しないことにより、変更時に冷凍サイクルが急変するので、一時的に過熱度が取れた場合の誤検知を防止することを可能にする。

第５の発明の空気調和機は、特に第１〜第４の発明において、絞り機構の流量が変更されてから第３の所定時間の間は、室内出口温度センサで検出する温度と室内中央温度センサで検出する温度との温度差が、予め設定された温度ΔＴ以上になっても、絞り機構の開度を変更しないことにより、一時的な冷媒のアンバランスにより過熱度が取れた場合の誤検知を防止することを可能にする。

第６の発明の空気調和機は、特に第１〜第５の発明において、室内出口温度センサで検出する温度と室内中央温度センサで検出する温度との温度差が、予め設定された温度ΔＴ以上になってから第４の所定時間の間は、絞り機構の開度を変更しないことにより、過熱度の発生が、一時的な冷媒のアンバランスによるものかどうかを判断し、誤検知を防止す
ることを可能にする。

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、この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、本実施の形態１における空気調和機の構成概略図である。本実施の形態１における空気調和機は、室内側に設置する室内ユニット１と、室外側に設置する室外ユニット２とで構成され、互いに冷媒配管で接続される。

まず、室内ユニット１の構成について説明する。室内ユニット１の筐体内部には、室内空気の温度を検出する室内吸込み温度検出手段である温度センサ３と、室内空気と冷媒とが熱交換を行う室内熱交換器４と、室内熱交換器４の冷媒流路の略中央部に設けられた室内中央温度センサ５と、冷房時に室内熱交換器４の冷媒流路の出口部に設けられた室内出口温度センサ１４と、室内に空気を送風するクロスフローファン６とを配している。なお、室内熱交換器４を流れる冷媒流路が多パスに分岐される時は、分岐された冷媒流路のそれぞれの出口部に室内出口温度センサ１４を設ける。

また、室外ユニット２の筐体内部には、空気の吸込み温度検知手段である温度センサ７と、大気と冷媒とが熱交換を行う室外熱交換器８と、冷房時に室外熱交換器８の冷媒流路の出口部に設けられた室外出口温度センサ９と、室外熱交換器８に空気を送風する室外ファン１０と、冷媒を圧縮する圧縮機１１と、冷媒を減圧する絞り機構１２と、冷媒の流れ方向を切り替える四方弁１３とを配している。

以上のように構成された空気調和機において、本発明の運転制御について以下に説明する。

図２は、本発明の運転制御におけるブロック図である。そして、冷房運転時において、室内熱交換器中央温度（Ｂ１）、室内熱交換器出口温度（Ｂ２）、多パス時の室内熱交換器出口温度（Ｂ３）の情報により、室内熱交換器の略中央部の温度と、出口部の温度との温度差を判定する温度差判定手段（Ｂ４）により温度差を判定する。

そして、運転開始から時間を計測する第１の計時手段（Ｂ５）、リモコンにより設定を変更されたことを検出する設定変更検知手段（Ｂ６）、設定が変更されたことを検知してからの時間を計測する第２の計時手段（Ｂ７）、絞り機構１２の開度を変更したことを検知する絞り機構変更検知手段（Ｂ８）、絞り機構が変更してからの時間を計測する第３の計時手段（Ｂ９）を有している。

さらに、室内熱交換器中央温度と室内熱交換器出口温度との温度差が、予め設定された所定温度ΔＴ以上であることが成立してからの時間を計測する第４の計時手段を備えており、第１〜第４までの計時手段で計測される時間が、それぞれの所定時間を経過した場合に、絞り機構の開度変更の実施を行う（Ｂ１１）。

第１の計時手段では、運転開始からの時間を計測しており、運転開始から第１の所定時間が経過しているかどうかを判断している。

第２の計時手段では、リモコンにより設定が変更されたことを検知してからの時間を計測しており、リモコンにより設定が変更されてから第２の所定時間が経過しているかどうかを判断している。

第３の計時手段では、前回絞り機構が変更されてからの時間を計測しており、絞り機構が変更されてから第３の所定時間が経過しているかどうかを判断している。

第４の計時手段では、室内出口温度センサで検出された温度と、室内中央温度センサで検出された温度との温度差が、予め設定されている所定温度ΔＴ以上になってからの時間を計測しており、温度差が所定温度ΔＴ以上になってから第４の所定時間が経過しているかどうかを判断している。

図３は、本実施の形態１におけるフローチャートである。まず、冷房運転を開始した場合（ＳＴ１）、次のＳＴ２にて、室内熱交換器の中央温度、室内熱交換器の出口温度の検知を行う。多パスの場合には、複数のパスの出口部に設けられた温度センサで、室内熱交換器出口温度をすべて検知する。

そして、次にＳＴ３では、ＳＴ２で取得した、室内熱交換器出口温度と室内熱交換器中央の温度差を計算し、温度差があらかじめ決められた温度差ΔＴよりも大きい場合には、ＳＴ４へ進み絞り開度の変更を行う。その後、ＳＴ２へ戻り、蒸発器の過熱域がなくなるまで絞り開度の変更を行う。ＳＴ３で温度差がΔＴより小さい場合にはＳＴ２へ戻る。

このように制御することにより、室内熱交換器の冷媒流路の過熱域をなくし、クロスフローファン等に発生する結露を抑制することができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるフローチャートを示している。なお、空気調和機の構成および運転制御におけるブロック図は同じであるので、実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略する。

冷房系運転を開始した場合（ＳＴ５）、ＳＴ６で運転時間の計測を開始する。そしてＳＴ７で、室内熱交換器中央温度、室内熱交換器出口温度の検知を行う。多パスの場合には、複数のパスの出口部に設けられた温度センサで、室内熱交換器出口温度をすべて検知する。

そして、次にＳＴ８では、ＳＴ７で取得した、室内熱交換器出口温度と室内熱交換器中央の温度差を計算し、温度差があらかじめ決められた温度差ΔＴよりも大きい場合には、ＳＴ９へ進む、小さい場合にはＳＴ７へ戻る。ＳＴ９では、運転を開始してからの時間があらかじめ決められた第１の所定時間ｔ１より大きい場合には、ＳＴ１０へ進み絞り開度の変更を行う。その後ＳＴ７へ戻り、室内熱交換器の過熱域がなくなるまで絞り開度の変更を行う。ｔ１より小さい場合にはＳＴ７へ戻る。

このように、運転開始から第１の所定時間は、絞り機構を変更しないことにより、運転開始時の冷凍サイクルが安定していない時点での誤検知を防止することを可能にする。なお、第１の所定時間は一義的に決定されるものではなく、予め実験等を行って決定されるものである。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３におけるフローチャートを示している。なお、空気調和機の構成および運転制御におけるブロック図は同じであるので、実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略する。

冷房運転を開始した後（ＳＴ１１）、ＳＴ１２でリモコンによる設定変更を検知した場合、ＳＴ１３で変更からの計測を開始する、そしてＳＴ１４で、室内熱交換器中央温度、
室内熱交換器出口温度の検知を行う。多パスの場合には、複数のパスの出口部に設けられた温度センサで、室内熱交換器出口温度をすべて検知する。

ＳＴ１５では、ＳＴ１４で取得した、室内熱交換器出口温度と室内熱交換器中央の温度差を計算し、温度差があらかじめ決められた温度差ΔＴよりも大きい場合には、ＳＴ１６へ進む、小さい場合にはＳＴ１４へ戻る。ＳＴ１６では、運転時間があらかじめ決められた第２の所定時間ｔ２より大きい場合には、ＳＴ１７へ進み絞り開度の変更を行う。その後ＳＴ１４へ戻り、室内熱交換器の過熱域がなくなるまで絞り開度の変更を行う。また、第２の所定時間ｔ２より小さい場合にはＳＴ１４へ戻る。

このように、リモコンで設定を変更してから第２の所定時間は、絞り機構を変更しないことにより、変更時に冷凍サイクルが急変するので、一時的に過熱度が取れた場合の誤検知を防止することを可能にする。なお、第２の所定時間は一義的に決定されるものではなく、予め実験等を行って決定されるものである。

（実施の形態４）
図６に本発明の実施の形態４におけるフローチャートを示している。なお、空気調和機の構成および運転制御におけるブロック図は同じであるので、実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略する。

冷房系運転を開始した後（ＳＴ１８）、ＳＴ１９で絞り変更を検知した場合、ＳＴ２０で変更からの計測を開始する、そしてＳＴ２１で、室内熱交換器中央温度、室内熱交換器出口温度の検知を行う。多パスの場合には、複数のパスの出口部に設けられた温度センサで、室内熱交換器出口温度をすべて検知する。

ＳＴ２２では、ＳＴ２１で取得した、室内熱交換器出口温度と室内熱交換器中央の温度差を計算し、温度差があらかじめ決められた温度差ΔＴよりも大きい場合には、ＳＴ２３へ進む、小さい場合にはＳＴ２１へ戻る。ＳＴ２３では、前回絞り機構が変更されてからの時間が、あらかじめ決められた第３の所定時間ｔ３より大きい場合には、ＳＴ２４へ進み絞り開度の変更を行う。その後ＳＴ２１へ戻り、室内熱交換器の過熱域がなくなるまで絞り開度の変更を行う。また、第３の所定時間ｔ３より小さい場合にはＳＴ２１へ戻る。

このように、絞り機構の流量が変更されてから第３の所定時間の間は、室内出口温度センサで検出する温度と室内中央温度センサで検出する温度との温度差が、予め設定された温度ΔＴ以上になっても、絞り機構の開度を変更しないことにより、一時的な冷媒のアンバランスにより過熱度が取れた場合の誤検知を防止することを可能にする。なお、第３の所定時間は一義的に決定されるものではなく、予め実験等を行って決定されるものである。

（実施の形態５）
図７に本発明の実施の形態５におけるフローチャートを示している。なお、空気調和機の構成および運転制御におけるブロック図は同じであるので、実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略する。

冷房運転を開始した後（ＳＴ２５）、ＳＴ２６で、室内熱交換器中央温度、室内熱交換器出口温度の検知を行う。多パスの場合には、複数のパスの出口部に設けられた温度センサで、室内熱交換器出口温度をすべて検知する。

ＳＴ２７では、ＳＴ２６で取得した、室内熱交換器出口温度と室内熱交換器中央の温度差を計算し、温度差があらかじめ決められた温度差ΔＴよりも大きい場合には、ＳＴ２８
へ進む、小さい場合にはＳＴ２６へ戻る。ＳＴ２８では、温度差がΔＴ以上になった時点からの時間の計測を開始する。そしてＳＴ２９．ＳＴ３０では、ＳＴ３１で計測時間があらかじめ決められた第４の所定時間ｔ４より大きくなるまで温度の検知と温度差の計算を行う。第４の所定時間ｔ４に到達する前に温度差の条件が不成立になるとＳＴ２６へ戻る。ＳＴ３１で計測時間があらかじめ決められた第４の所定時間ｔ４より大きくなると、ＳＴ３２へ進み絞り開度の変更を行う。その後ＳＴ２６へ戻り、室内熱交換器の過熱域がなくなるまで絞り開度の変更を行う。

このように、室内出口温度センサで検出する温度と室内中央温度センサで検出する温度との温度差が、予め設定された温度ΔＴ以上になってから第４の所定時間の間は、絞り機構の開度を変更しないことにより、過熱度の発生が、一時的な冷媒のアンバランスによるものかどうかを判断し、誤検知を防止することを可能にする。なお、第４の所定時間は一義的に決定されるものではなく、予め実験等を行って決定されるものである。

本発明にかかる空気調和機は、冷媒過熱度が常に取れる状態で制御することができ、室内ユニットと室外ユニットに分離した分離型空気調和機の制御に最適である。

１ 室内ユニット
２ 室外ユニット
３ 温度センサ
４ 室内熱交換器
５ 室内中央温度センサ
６ クロスフローファン
７ 温度センサ
８ 室外熱交換器
９ 室外出口温度センサ
１０ 室外ファン
１１ 圧縮機
１２ 絞り機構
１３ 四方弁
１４ 室内出口温度センサ

Claims (6)

1. 少なくとも室内熱交換器と、室内に空気を吹き出すクロスフローファンとを内部に有する室内ユニットを備えた空気調和機であって、冷媒を減圧する絞り機構と、室外で大気と冷媒とが熱交換を行う室外熱交換器と、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷房運転時の前記室内熱交換器の出口温度を検出する室内出口温度センサと、前記室内熱交換器の略中央の冷媒温度を検出する室内中央温度センサとを備え、前記室内出口温度センサで検出する温度と、前記室内中央温度センサで検出する温度との温度差が、予め設定された温度ΔＴよりも大きい時は、前記絞り機構の開度を開くことを特徴とする空気調和機。
2. 室内熱交換器内の冷媒流路が複数に分岐している場合は、複数の冷媒流路それぞれに出口温度を検出する複数の室内出口温度センサを備え、前記複数の室内出口温度センサで検出する温度と、前記室内中央温度センサで検出する温度との温度差において、いずれか一つの温度差が、予め設定された温度ΔＴよりも大きければ、前記絞り機構の開度を開くことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 時間を計測する計時手段を備え、前記計時手段で計測する時間が、運転開始から第１の所定時間の間は、室内出口温度センサで検出する温度と室内中央温度センサで検出する温度との温度差が、予め設定された温度ΔＴ以上になっても、前記絞り機構の開度を変更しない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. リモコンにより設定を変更されたことを検出する設定変更検知手段と、前記設定変更検知手段で変更を検知してから第２の所定時間の間は、室内出口温度センサで検出する温度と室内中央温度センサで検出する温度との温度差が、予め設定された温度ΔＴ以上になっても、前記絞り機構の開度を変更しない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. 絞り機構の流量が変更されてから第３の所定時間の間は、室内出口温度センサで検出する温度と室内中央温度センサで検出する温度との温度差が、予め設定された温度ΔＴ以上になっても、前記絞り機構の開度を変更しないことを特徴とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和機。
6. 室内出口温度センサで検出する温度と室内中央温度センサで検出する温度との温度差が、予め設定された温度ΔＴ以上になってから第４の所定時間の間は、前記絞り機構の開度を変更しないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和機。