JP2013133973A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】暖房運転の開始時に温風の吹き出し時間を短くすることができ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、チャージ時刻を設定するリモコン装置３０と、冷媒と室内空気とを熱交換する室内熱交換器と、冷媒を圧縮する圧縮機１１と、室内に送風する室内送風機と、圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段を備え、リモコン装置で設定されたチャージ時刻よりも前に圧縮機の欠相運転を開始し、圧縮機の欠相運転時に圧縮機温度検出手段で温度上昇が検知できない場合は、圧縮機の欠相運転を中止する。
【選択図】図４

Description

本発明は、空気調和機の暖房運転の制御に関する。

従来の空気調和機では、ユーザーが暖房運転の開始をリモコンで指示するか、もしくは入りタイマーが動作することによって、暖房運転が開始されていた。ところが、暖房運転が立ち上がるまでの時間が長く、ユーザーにとっては早く暖房運転を開始して欲しいが、なかなか温風が吹き出されないという課題があった。

このような課題に対して、暖房運転が開始される前に圧縮機の運転を開始して、実際の暖房運転開始時にはすぐに温風が吹き出すように制御した空気調和機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−０４８４９４号公報

しかしながら、前記従来の技術では、実際に冷凍サイクルを運転する必要があるため、省エネ性能に課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、省エネ性を向上させつつ、暖房運転の開始を早くした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、チャージ時刻を設定するリモコン装置と、冷媒と室内空気とを熱交換する室内熱交換器と、冷媒を圧縮する圧縮機と、室内に送風する室内送風機と、圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段を備え、リモコン装置で設定されたチャージ時刻よりも前に圧縮機の欠相運転を開始し、圧縮機の欠相運転時に圧縮機温度検出手段で温度上昇が検知できない場合は、圧縮機の欠相運転を中止することにより、ユーザーがチャージ時刻を目標に暖房運転の開始を指示した場合には、通常の暖房運転時よりも温風が吹き出すまでの時間を短くすることができ、さらに圧縮機の信頼性を向上させることができる。

本発明は、暖房運転の開始時に温風の吹き出し時間を短くすることができる空気調和機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の外観斜視図 同実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル構成概略図 同実施の形態１における表示部３１の状態図 同実施の形態１における欠相運転のフロー図 同実施の形態１における外気温度と欠相運転時間との関係図 同実施の形態１における圧縮機温度と欠相運転との関係図 他の実施の形態における欠相運転のフロー図

第１の発明の空気調和機は、チャージ時刻を設定するリモコン装置と、冷媒と室内空気とを熱交換する室内熱交換器と、冷媒を圧縮する圧縮機と、室内に送風する室内送風機と、圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段を備え、リモコン装置で設定されたチャージ時刻よりも前に圧縮機の欠相運転を開始し、圧縮機の欠相運転時に圧縮機温度検出手段で温度上昇が検知できない場合は、圧縮機の欠相運転を中止することにより、ユーザーがチャージ時刻を目標に暖房運転の開始を指示した場合には、通常の暖房運転時よりも温風が吹き出すまでの時間を短くすることができ、圧縮機温度検出手段が外れていたり、異常が発生している可能性があるため、圧縮機を異常に加熱してしまうことを防止することができる。

第２の発明の空気調和機は、特に第１の発明において、圧縮機の欠相運転を開始する時刻は、外気温度によって決定されることにより、状況に応じて適切な欠相運転の時間を設定することができる。

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、リモコン装置で設定されたチャージ時刻を過ぎても暖房運転が開始されない場合は、チャージ時刻以降も圧縮機の欠相運転を継続することにより、ユーザーがチャージ時刻に暖房運転を開始できない場合であっても、時間的な猶予を設けることによって温風の吹き出し時間が短縮される期間を長くして、ユーザーの利便性を向上させることができる。

第４の発明の空気調和機は、特に第１から第３のいずれか一つの発明において、圧縮機の欠相運転が継続されている間に暖房運転が開始された場合は、圧縮機の周波数の変更速度を、通常の暖房運転の開始時の変更速度よりも速くすることにより、通常の暖房運転時に比べて温風吹き出しを早くすることができる。

第５の発明の空気調和機は、特に第１から第４のいずれか一つの発明において、圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段を備え、圧縮機の欠相運転中に圧縮機の温度が所定の温度以上を検出すると、圧縮機の欠相運転を停止することにより、圧縮機が異常に高温になってしまうことを防止することでき、信頼性を向上させることができる。

第６の発明の空気調和機は、特に第１から第５のいずれか一つの発明において、室内熱交換器の温度を検出する室内熱交換器温度検出手段を備え、圧縮機の欠相運転中に暖房運転が開始された場合は、室内熱交換器温度検出手段が所定の温度以上を検出したときに室内送風機の運転を開始し、所定の温度は、通常の暖房運転時に室内送風機の運転が開始される温度よりも高いことにより、通常の暖房運転よりも高温吹き出しをすることによって、室内の温度を素早く上げることができる。

第７の発明の空気調和機は、特に第６の発明において、圧縮機の欠相運転中に暖房運転が開始された場合であって、室内熱交換器の温度が所定の温度に到達しない場合であっても、暖房運転が開始されてから所定の時間が経過した場合は、室内送風機の運転を開始することにより、チャージ時刻を設定しているにもかかわらず温風が吹き出さない事態を防止し、ユーザーを安心させることができる。

第８の発明の空気調和機は、特に第１から第７のいずれか一つの発明において、圧縮機の欠相運転中に運転停止が指示された場合は、圧縮機の欠相運転を中止することにより、室外機からの運転音を直ぐに止めることができるため、ユーザーを安心させることができる。

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、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における室内機の外観斜視図および要部構成図、図２は空気調和機の冷凍サイクルの構成概略図である。

本実施の形態における空気調和機は、室内に設置される室内機１と、室外に設置される室外機２とを冷媒配管３で接続することによって構成されている。

室内機１には、室内空気と冷媒とが熱交換を行う室内熱交換器５と、室内熱交換器５での熱交換を促進し室内へ送風するための室内送風機６を備える。また、室内温度を検出する室内温度検出手段である温度センサ７と、室内湿度を検出する室内湿度検出手段である湿度センサ８と、室内熱交換器５の温度を検出する室内熱交換器温度検出手段である温度センサ５０とを備える。

室外機２には、室外空気と冷媒とが熱交換を行う室外熱交換器９と、室外熱交換器９での熱交換を促進し送風する室外ファン１０と、冷媒を圧縮し高温冷媒を吐出する圧縮機１１と、冷媒の流路の順逆を切り換える四方弁１２と、冷媒を減圧する減圧装置１３を備える。さらに、圧縮機１１の温度を検出する圧縮機温度検出手段である温度センサ５１を備える。

そして、冷房運転時には、圧縮機１１、四方弁１２、室外熱交換器９、減圧装置１３、室内熱交換器５、四方弁１２、圧縮機１１の順に冷媒が流れるように冷凍サイクルが構成され、暖房運転時には四方弁１２を切り換えることによって冷媒の流路が逆となる。

また、室内機１の吹き出し口の上部には人体検出手段である赤外線センサ４が配置されており、設置された室内の人の存在の検知や、人の動きの検出を行っている。なお、本実施の形態において赤外線センサ４の配置場所は、吹き出し口の上部としたが、これに限定されことはなく、例えば、正面パネルに設けてもよい。

また、本実施の形態では焦電型の赤外線センサ４を三個使用して室内の人の検知を行っているが、部屋の大きさによっては赤外線センサ４の個数を減らして室内の人の検知を行っても良く、また、逆に赤外線センサ４の個数を増やして室内の人の検知を行っても良いため、例えば、空気調和機の能力の大きさによって赤外線センサ４の個数を変えることが考えられる。また、本実施の形態では赤外線センサ４は固定しているが、左右に駆動されるタイプのものであってもよい。また、焦電型の赤外線センサを用いたが、人の位置や動きを検知できるタイプのセンサであればよく、例えば、サーモパイル型の赤外線センサ等でもよい。

また、室内機１の正面側には空調運転時に開き、空調運転停止時に閉まる正面パネル２０と、室内へ送風を行う吹き出し口２１と、吹き出し口２１からの風の風向を上下に変更させる上下羽根２２と、吹き出し口２１からの風の風向を左右に変更させる左右羽根（図示せず）とを備える。

また、室内機１へ運転指示を行うリモコン装置３０を備え、リモコン装置３０には運転情報やその他情報を表示する表示部３１と、設定の変更や指示を行う操作部３２とを備える。なお、操作部３２は複数のボタンで構成されている。

リモコン装置３０では、冷房運転や暖房運転の指示、基準室内設定温度を設定すること
ができ、通常の空調運転では、基準室内設定温度となるように空調運転が実施される。

以上のように構成された空気調和機において、暖房運転時の暖房チャージ制御について説明する。

まず、ユーザーはリモコン装置３０の操作部３２を操作することによって、暖房チャージ制御を行うか否かを決定するチャージ時刻を設定する。ユーザーがチャージ時刻を設定することによって、暖房チャージ制御は有効となり、チャージ時刻を取り消すことによって暖房チャージ制御が無効となる。

図３は、リモコン装置３０の表示部３１の要部拡大図である。本実施の形態では、チャージ時刻をＡＭ７時、現在時刻をＡＭ０時として説明する。図３に示すように暖房チャージ時刻が設定されていない場合は、表示部３１にはＡＭ０時が表示されている。

そして、ユーザーがチャージ時刻を設定する場合は、操作部３２を操作することによって、現在チャージ時刻を設定中であることを表示するために「チャージ」という文字を点滅表示するようにしてユーザーが分かりやすいようにしている。そして、ユーザーは「チャージ」という文字が点滅している間に、さらに操作部３２を操作することによって時刻を設定する。そして、ＡＭ７時を設定されると、「チャージ」という点滅が点灯に変わり、設定が完了したことをユーザーに認識させる。

そしてしばらく時間が経つと、時間は現在時刻のＡＭ０時となるが、チャージ時刻が設定されていることをユーザーに分かりやすくするために、「チャージ」という文字も合わせて表示している。なお、本実施の形態では「チャージ」という表現を用いたが、これに限定されることはなく、「予熱運転」「予備運転」「チャージ運転」など様々な表現に変えて使用することができる。

このように、本実施の形態ではユーザーが現在、暖房チャージ制御を設定しているかどうかを判断できるチャージ設定認識手段を設けており、ユーザーが設定しているかどうかを容易に判断することが出来る。なお、本実施の形態では、チャージ設定認識手段は、リモコン装置３０の表示部３１に点灯させる「チャージ」という文字を使用したが、これ以外にも、例えば、室内機１にユーザーが認識可能な点灯手段を設けておくこともできる。

次に、図４の暖房チャージ制御のフローを示す図を用いて説明する。前述したとおり、ユーザーがチャージ時刻Ｔｓを設定する。本実施の形態ではチャージ時刻ＴｓはＡＭ７時に設定されているものとして、以下説明をする。

ユーザーによってチャージ時刻Ｔｓが設定されると、チャージ時刻Ｔｓよりも第一の所定時間Ｔａだけ前の欠相運転開始時刻Ｔｆが算出される。そして、欠相運転開始時刻Ｔｆになると、圧縮機１１の欠相運転を開始する。

図５は、第一の所定時間Ｔａと外気温度との関係を示した図である。図５に示すように、第一の所定時間Ｔａは外気温度に関連付けて決定されている。これは外気温度が低いほど、圧縮機１１の予熱時間が長くなるためであるが、一律に決定してしまうと、不必要に予熱時間を長くしてしまうため、省エネ性を損なことになってしまう。

そのため、本実施の形態では、外気温度が−５℃未満の場合には、第一の所定時間を６０分とし、外気温度が−５℃以上で、かつ、１℃未満の場合には、第一の所定時間を４５分とし、外気温度が１℃以上の場合には、第一の所定時間を３０分としている。例えば、外気温度が−６℃の場合には、第一の所定時間Ｔａは６０分に設定されることになり、欠
相運転開始時刻ＴｆはＡＭ６時に設定される。なお、図５に示す外気温度と第一の所定時間Ｔａとの関係図は一例を示すものであり、外気温度が低いほど第一の所定時間Ｔａを長くするという主旨を外れない程度で適宜変更可能である。

以下、欠相運転開始時刻ＴｆがＡＭ６時に設定されたものとして説明する。時刻がＡＭ６時になると、圧縮機１１の欠相運転が開始する。欠相運転とは実際にモータの回転をしないように電流を流す運転のことを意味し、これによって圧縮機１１に熱を蓄えることができる。

そしてこのような欠相運転は、チャージ時刻Ｔｓ（ここではＡＭ７時）を過ぎてもなお、ユーザーから暖房運転の指示がない場合には、第二の所定時間Ｔｂだけ欠相運転をさらに継続させる。この第二の所定時間Ｔｂは予め設定されている値であり、例えば、６０分が設定されている。なお、この６０分という値は適宜変更可能であることはいうまでもない。

第二の所定時間Ｔｂに６０分が設定されているとすると、本実施の形態の場合は、欠相運転終了時刻ＴｅにＡＭ８時が設定される。すなわち、欠相運転終了時刻ＴｅのＡＭ８時になるまでは、ユーザーから暖房運転の指示がない限り、欠相運転を継続するようにしている。これはユーザーがチャージ時刻Ｔｓになったときに暖房運転指示をするということは限らないことが想定されるため、ユーザーの利便性を向上させるため、チャージ時刻Ｔｓから所定の範囲内でずれて暖房運転を指示しても、暖房運転を素早く開始させるようにしている。

以上のように、圧縮機１１の欠相運転を行っている場合において、ユーザーがチャージ時刻Ｔｓに暖房運転を開始する指示を行った場合の運転について説明する。

通常の暖房運転においては、温度センサ５０で検出する温度が暖房開始温度（例えば、１８℃程度）になったときに、室内送風機６を駆動して暖房運転を開始する。一方、暖房チャージ制御では、温度センサ５０で検出する温度がチャージ暖房開始温度（例えば、３５℃程度）になったときに、室内送風機６を駆動するようにしている。このとき暖房開始温度よりもチャージ暖房開始温度を高くするように予め設定されている。

さらに、暖房チャージ制御においては、チャージ時刻Ｔｓに暖房運転を開始する指示を行った場合は、圧縮機１１の周波数の変更速度を、通常の暖房運転時の圧縮機１１の周波数の変更速度よりも大きくしている。これによって、圧縮機１１からの吐出冷媒の温度を素早く上げることができ、より早く室内熱交換器５の温度を上昇させることができる。

このように、ユーザーはチャージ時刻Ｔｓを目処に暖房運転を開始すると、通常の暖房運転を開始するよりも早く暖房運転を開始することができるため、例えば、朝起きる時間や夜の帰宅時間を指定しておくことで、快適な空調運転を行うことができる。

また、圧縮機１１の欠相運転中に温度センサ５１で検出する温度が所定の温度以上を検出すると、欠相運転を止めている。図６は圧縮機１１の温度と欠相運転の状態との関係を示した図である。

図６に示すように、欠相運転を開始してから温度センサ５１で検出する温度が上限温度（例えば、７０℃）を超えるまで欠相運転を継続する。そして、温度センサ５１で検出する温度が上限温度を超えた場合は、信頼性の観点から欠相運転を止める。

そして、欠相運転を止めた場合、圧縮機１１の温度が徐々に低下する。そして、温度セ
ンサ５１で検出する温度が下限温度（例えば、４０℃）を下回った場合は、暖房運転を素早く始めることができないため、再度、圧縮機１１の欠相運転を開始する。なお、上限温度と下限温度とは実験等から算出された予め設定された値であり、適宜変更可能である。

このように、圧縮機１１の温度に応じて欠相運転の実施を制御することにより、信頼性と快適性の両立を図ることができる。

また、欠相運転時は圧縮機１１に通電することから、室外機から音が出てしまうことがある。そのため、ユーザーによってはそれが煩わしく感じてしまう可能性があるため、チャージ時刻を設定していたとしても、リモコン装置３０で空気調和機の停止を指示した場合には、欠相運転をやめるようにしている。このようにすることでユーザーの使用性の向上を実現することができる。

また、圧縮機１１の欠相運転を開始してから、圧縮機１１の温度を検出する温度センサ５１で検出する温度が上昇しなければ、欠相運転を停止している。これは温度センサ５１が外れている可能性があるため、このような状況下で欠相運転を継続することによって、圧縮機１１の信頼性を損なってしまうことを防止することができる。

また、前回の空調運転において冷房運転が指示されていた場合には、チャージ時刻が設定されていても欠相運転を実施しないようにしている。これは冷房運転時には欠相運転が不要であるため、余計な電気を消費しないようにするためである。

次に、図７を用いて様々な状況での運転について説明する。図７は暖房チャージ制御のフロー図と暖房運転開始時刻との関係を示した図である。

まず、時刻Ａの場合は、チャージ時刻Ｔｓちょうどにユーザーが暖房運転を開始する場合である。時刻Ａの場合、チャージ時刻Ｔｓにユーザーが暖房運転を開始するため、前述したように圧縮機１１の欠相運転が行われ、ある程度熱を蓄熱した状態となっている。よって、前述のような暖房チャージ制御が実施され、通常の暖房運転に比べて早く暖房運転が開始される。

次に、時刻Ｂの場合は、チャージ時刻Ｔｓになる前にユーザーが暖房運転を開始する場合である。この場合には、欠相運転開始時刻Ｔｆよりも後であるため、欠相運転は開始されているが、圧縮機１１に蓄熱されているかどうかは分からない。

よって、まずは暖房チャージ制御と同じように、圧縮機１１の周波数を上げる速度を、通常の暖房運転時の周波数を上げる速度よりも速くする。そして、室内熱交換器の温度がチャージ暖房開始温度になれば室内への送風を開始するが、圧縮機１１の欠相運転が十分でない場合は、室内熱交換器の温度がチャージ暖房開始温度になるまでに時間が掛かってしまう場合がある。

そこで本実施の形態では、チャージ時刻Ｔｓが設定された状態で暖房運転が開始された場合は、ユーザーが暖房運転開始の指示を出してから所定の待機時間（例えば、４分）が経過すると室内送風機の運転を開始し、室内への送風を開始するようにしている。このようにすることによって、なかなか暖房が開始されないことに対するユーザーの不満を低減することができる。

次に、時刻Ｃの場合は、チャージ時刻Ｔｓよりも後にユーザーが暖房運転を開始する場合である。時刻Ｃの場合は、チャージ時刻Ｔｓよりも後であって、かつ、欠相運転終了時刻Ｔｅよりも前であるため、欠相運転は十分されている。そのため、時刻Ｃで暖房運転が
開始された場合は、暖房チャージ制御を実施することで、通常の暖房運転に比べて早く暖房運転が開始される。

次に、時刻Ｄの場合は、欠相運転開始時刻Ｔｆよりも前に暖房運転を開始する場合である。時刻Ｄの場合は、チャージ時刻Ｔｆよりも前であるため、圧縮機１１の欠相運転が開始されていない。そのため、暖房チャージ制御は実施せずに通常の暖房運転を行う。

次に、時刻Ｅの場合は、欠相運転終了時刻Ｔｅよりも後に暖房運転を開始する場合である。時刻Ｅの場合は、欠相運転を実施する時刻を過ぎているので、暖房チャージ制御は実施せずに通常の暖房運転を実施する。

以上のように暖房チャージ制御を有効にしている場合に、ユーザーがチャージ時刻Ｔｓに暖房運転を開始する指示を行うと、予め圧縮機１１を予熱運転しているため、暖房運転の開始時刻を早めることができる。

以上のように本発明は、暖房運転機能を向上させた空気調和機に最適である。

１ 室内機
２ 室外機
１１ 圧縮機
３０ リモコン装置

Claims (8)

1. チャージ時刻を設定するリモコン装置と、冷媒と室内空気とを熱交換する室内熱交換器と、冷媒を圧縮する圧縮機と、室内に送風する室内送風機と、前記圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段を備え、前記リモコン装置で設定されたチャージ時刻よりも前に前記圧縮機の欠相運転を開始し、前記圧縮機の欠相運転時に前記圧縮機温度検出手段で温度上昇が検知できない場合は、前記圧縮機の欠相運転を中止することを特徴とする空気調和機。
2. 前記圧縮機の欠相運転を開始する時刻は、外気温度によって決定されることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記リモコン装置で設定されたチャージ時刻を過ぎても暖房運転が開始されない場合は、前記チャージ時刻以降も前記圧縮機の欠相運転を継続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. 前記圧縮機の欠相運転が継続されている間に暖房運転が開始された場合は、前記圧縮機の周波数の変更速度を、通常の暖房運転の開始時の変更速度よりも速くすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和機。
5. 前記圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出手段を備え、前記圧縮機の欠相運転中に前記圧縮機の温度が所定の温度以上を検出すると、前記圧縮機の欠相運転を停止することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和機。
6. 前記室内熱交換器の温度を検出する室内熱交換器温度検出手段を備え、前記圧縮機の欠相運転中に暖房運転が開始された場合は、前記室内熱交換器温度検出手段が所定の温度以上を検出したときに前記室内送風機の運転を開始し、前記所定の温度は、通常の暖房運転時に前記室内送風機の運転が開始される温度よりも高いことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の空気調和機。
7. 前記圧縮機の欠相運転中に暖房運転が開始された場合であって、前記室内熱交換器の温度が所定の温度に到達しない場合であっても、暖房運転が開始されてから所定の時間が経過した場合は、前記室内送風機の運転を開始することを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
8. 前記圧縮機の欠相運転中に運転停止が指示された場合は、前記圧縮機の欠相運転を中止することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の空気調和機。