JP2015117881A

JP2015117881A - 空気調和機

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Publication number: JP2015117881A
Application number: JP2013261263A
Authority: JP
Inventors: 潔吉村; Kiyoshi Yoshimura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2033-12-18
Also published as: JP5950897B2

Abstract

【課題】従来よりも能力不足を抑制し消費電力を抑制できる空気調和機を得る。
【解決手段】第１テーブル及び第２テーブルは、室内送風機７の最大風量が同一であり該最大風量に対応する温度差がそれぞれ異なるように構成され、制御手段３０は、室内熱交換器温度センサ９の検知温度が閾値温度以上の場合に、複数のテーブルのうち最大風量に対応する温度差が最大でない第１テーブルを参照して室内送風機７を制御し、室内熱交換器温度センサ９の検知温度が閾値温度未満の場合に、複数のテーブルのうち最大風量に対応する温度差が第１テーブルよりも大きい第２テーブルを参照して室内送風機７を制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、空気調和機に関する。

従来、暖房時において、予め設定された設定温度と室内吸込側温度との温度差ΔＴが大きい場合に風量が大きくなるように室内送風機を制御し、予め設定された設定温度と室内吸込側温度との温度差ΔＴが小さい場合に風量が小さくなるように室内送風機を制御する、風量自動モードを有する空気調和機があった（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の空気調和機は、室内熱交換器の温度が閾値温度以下の場合に、室内送風機の最大風量未満の風量を上限の風量として室内送風機の制御を行うことで、室内熱交換器の吹出温度を高く保ち、快適性の確保を図っている。

特開平１０−３３２１８６号公報（第４頁、第５頁、図８）

しかしながら、特許文献１に記載の空気調和機は、例えば、室内空気温度若しくは室外空気温度が低い場合、又は暖房立ち上がり時の最も暖房能力が要求される場合には、室内送風機の風量が最大風量に達しないため、能力不足となる可能性があるという課題があった。

また、特許文献１に記載の空気調和機の室内機は、吹出温度が快適性に直結しない、例えば吹出空気が使用者に届かない位置に設けられる場合に、快適性を考慮した制御を行うと、凝縮温度を上げる必要があり、高い吹出温度を確保するような制御を行うために圧縮機の駆動効率が悪くなってしまう可能性がある。したがって、意図せず消費電力が大きくなってしまう可能性があるという課題があった。

本発明は、上述のような課題を背景としてなされたものであり、従来よりも能力不足を抑制し消費電力を抑制できる空気調和機を得ることを目的とする。

本発明に係る空気調和機は、室内熱交換器と、前記室内熱交換器に空気を導く室内送風機と、前記室内熱交換器の温度を検知する室内熱交換器温度センサと、前記室内熱交換器よりも上流側に設けられる室内吸込側温度センサと、前記室内送風機を制御する制御手段と、前記室内送風機の風量と、予め設定された設定温度と前記室内吸込側温度センサの検知温度との温度差と、が対応付けられた複数のテーブルと、を備え、前記複数のテーブルは、前記室内送風機の最大風量が同一であり該最大風量に対応する前記温度差がそれぞれ異なるように構成され、前記制御手段は、前記室内熱交換器温度センサの検知温度が閾値温度以上の場合に、前記複数のテーブルのうち前記最大風量に対応する前記温度差が最大でない第１テーブルを参照して前記室内送風機を制御し、前記室内熱交換器温度センサの検知温度が閾値温度未満の場合に、前記複数のテーブルのうち前記最大風量に対応する前記温度差が前記第１テーブルよりも大きい第２テーブルを参照して前記室内送風機を制御するものである。

本発明の空気調和機は、室内送風機の最大風量が同一であり該最大風量に対応する、予め設定された設定温度と室内吸込側温度センサの検知温度との温度差がそれぞれ異なるように構成された第１テーブル及び第２テーブルを有し、室内熱交換器の温度が閾値温度未満の場合に、複数のテーブルのうち最大風量に対応する前記温度差が第１テーブルよりも大きい第２テーブルを参照して室内送風機を制御する。このため、従来よりも能力不足を抑制し消費電力を抑制できる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００及び操作手段２０を示す図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００の冷媒回路を示す模式図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００の室内機を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００の暖房運転時におけるフローチャートを示す図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００の室内熱交換器３の温度ＣＴの閾値温度及び低閾値温度を示す図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００のΔＴと風量との関係を示す第１テーブルを示す図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００のΔＴと風量との関係を示す第２テーブルを示す図である。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００及び操作手段２０を示す図である。図２は本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００の冷媒回路を示す模式図である。

図１，図２に示されるように、空気調和機１００は、室外機１０と室内機１１とが冷媒配管５０で接続されることで構成される。また、空気調和機１００とは別に操作手段２０が設けられている。

図２に示されるように、室外機１０は、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、室外送風機４、及び膨張弁５を有する。室内機１１は、室内熱交換器６、室内送風機７、室内吸込側温度センサ８、室内熱交換器温度センサ９、及び制御手段３０を有する。圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、膨張弁５、室内熱交換器６が、冷媒配管５０で接続されることで冷媒回路が構成される。

圧縮機１は、冷凍サイクルを循環する冷媒を高温高圧の冷媒となるように圧縮して吐出するものである。四方弁２は、冷房運転及び暖房運転を切り替えるための弁である。

室外熱交換器３は、四方弁２を切り替えることで、冷房運転時には凝縮器としての機能を発揮し、暖房運転時には蒸発器としての機能を発揮する。室外送風機４は、例えば軸流式（プロペラ式）の送風機で構成され、外気を室外熱交換器３に導くものである。

室内熱交換器６は、四方弁２を切り替えることで、冷房運転時には蒸発器としての機能を発揮し、暖房運転時には凝縮器としての機能を発揮する。室内送風機７は、例えば軸流式（プロペラ式）の送風機で構成され、室内の空気を室内熱交換器６に導くものである。室内送風機７の具体的な構成については図３を用いて説明する。

室内吸込側温度センサ８は、室内送風機７が回転することで形成される風路のうち、例えば、室内機１１の内部であって室内熱交換器６の上流側に設けられるものであり、例えばサーミスタで構成される。室内熱交換器温度センサ９は、室内熱交換器６の内部に設けられ、室内熱交換器６の内部を流れる冷媒の温度を検知するものであり、例えばサーミスタで構成される。

操作手段２０は、例えば、空気調和機１００に対して各種運転の指示を行うためのボタンを有するリモートコントローラで構成される。使用者が操作手段２０のボタンを操作することで、操作されたボタンに対応する設定内容に関する情報が出力される。

操作手段２０は、少なくとも、以下の（１）〜（３）に関する情報を出力するためのボタンを有する。
（１）空気調和機１００の目標温度である設定温度を設定するためのボタン。
（２）能力優先モード及び快適性優先モードのうち何れかを設定するボタン。
（３）風速設定を調整するボタン。

ここで、風速設定を行うためのボタンは、例えば、風速が強い順に「強風」、「中風」、「弱風」、及び「静粛」である。また、操作手段２０は、風速の自動設定を行うボタンを有する。風速の自動設定を行うボタンを操作することで、自動運転を行うことができる。ここで、自動運転は、例えば、暖房運転時に、室内温度が低いと風を強めにし、室内温度が高いと風を弱めにする運転を行う。また、自動運転は、例えば、冷房運転時に、室内温度が高いと風を強めにし、室内温度が低いと風を弱めにする運転を行う。

制御手段３０は、例えば、操作手段２０から出力された運転モードや風速等に関する情報に基づいて、室内送風機７を制御するものである。制御手段３０は、例えば、この機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア、又はマイコン若しくはＣＰＵなどの演算装置上で実行されるソフトウェアで構成される。

図２のように、四方弁２が暖房側に切り替えられた状態においては、圧縮機１から吐出された冷媒は、四方弁２、室内熱交換器６、膨張弁５、室外熱交換器３、四方弁２を通って、圧縮機１に戻る。すなわち、室外熱交換器３は蒸発器として機能し、室内熱交換器６は凝縮器として機能し、冷媒は、図２中の矢印の向きに流れる。なお、図２に示されている四方弁２を冷房側に切り替えることで、冷房運転が実行される。

図３は本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００の室内機１１を示す断面図である。図３に示されるように、室内機１１は、例えば、天井埋め込み形の４方向吹出カセットで構成されている。室内機１１は、空調対象空間の天井に設けられる天井面１４に埋め込まれている。室内機１１が空調対象空間に露出する部分には化粧パネル１２が設けられている。

室内機１１を構成する室内送風機７は、室内ファンモータ７Ａと、室内ファンモータ７Ａに取り付けられた室内ファン７Ｂと、を有する。室内ファンモータ７Ａは、制御手段３０で決定された風速に応じて駆動し、室内ファン７Ｂを回転させる。

室内ファンモータ７Ａが駆動されることで室内ファン７Ｂが回転し、室内ファン７Ｂが回転することで室内の空気が室内熱交換器６に導入される。室内熱交換器６に導入された空気は、室内熱交換器６を流れる冷媒と熱交換を行うことで温度上昇し、室内に導入される。図３中の矢印は、室内ファン７Ｂが回転することで室内熱交換器６に導入された空気が室内熱交換器６を通って排出される空気流れを示している。

図４は本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００の暖房運転時におけるフローチャートを示す図である。図４を用いて、本実施の形態１の空気調和機１００の動作について説明する。なお、以降のＳ１〜Ｓ８においては、室内吸込温度が設定温度を下回る暖房運転を想定した制御内容について説明する。すなわち、以降のＳ１〜Ｓ８においては、冷房運転中や、暖房運転中であっても室内吸込温度が設定温度を上回り温調していないような場合は想定していない。

Ｓ１において、制御手段３０は、空気調和機１００が暖房運転を開始するように、圧縮機１、四方弁２等を制御し、Ｓ２に移行する。ここで、暖房運転は、例えば使用者が、操作手段２０を操作して暖房運転を設定することで実行される。

Ｓ２において、制御手段３０は、操作手段２０により設定された風量設定が「自動」であるか否かを判定する。Ｓ２において、制御手段３０が、操作手段２０により設定された風量設定が「自動」であると判定すると（Ｓ２でＹｅｓ）、Ｓ３に移行する。一方、Ｓ２において、制御手段３０が、操作手段２０により設定された風量設定が「自動」でないと判定すると（Ｓ２でＮｏ）、Ｓ４に移行し、制御手段３０は、使用者によって設定された風速による運転を行うように室内送風機７を制御する。

Ｓ３において、制御手段３０は、操作手段２０で快適性優先モードで設定されたか否かを判定する。Ｓ３において、制御手段３０は、快適性優先モードが設定されたと判定した場合には（Ｓ３でＹｅｓ）、Ｓ５へ移行する。一方、Ｓ３において、制御手段３０は、快適性優先モードが設定されなかった（能力優先モードが設定された）と判定した場合には（Ｓ３でＮｏ）、Ｓ６へ移行し、第１テーブルを参照して室内送風機７を制御する。第１テーブルの詳細については後述する。

Ｓ５において、制御手段３０は、室内熱交換器６の温度ＣＴが閾値温度以上であるか否かを判定する。Ｓ５において、制御手段３０が、室内熱交換器６の温度ＣＴが閾値温度以上であると判定すると（Ｓ５でＹｅｓ）、Ｓ７に移行する。一方、Ｓ５において、制御手段３０は、室内熱交換器６の温度ＣＴが閾値温度未満であると判定すると（Ｓ５でＮｏ）、Ｓ８に移行する。なお、閾値温度は例えば４８℃である。上述の４８℃は、室内熱交換器６を通過した空気の温度（すなわち吹出温度）が４０℃となることを想定して設定したものである。

Ｓ７において、制御手段３０は、能力優先モードを実行するＳ６と同様に、第１テーブルを参照して室内送風機７を制御し、Ｓ５に戻る。Ｓ８において、制御手段３０は、第２テーブルを参照して室内送風機７を制御し、Ｓ５に戻る。第２テーブルの詳細については後述する。

図５は本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００の室内熱交換器６の温度ＣＴの閾値温度及び低閾値温度を示す図である。ここでは、室内熱交換器６の温度ＣＴの閾値温度が４８℃である例について説明する。

図５に示されるように、閾値温度よりも所定温度だけ低い低閾値温度が設定されている。ここで低閾値温度とは例えば、閾値温度である４８℃よりも２℃低い４６℃である。この低閾値温度は、制御手段３０が第１テーブルを参照した室内送風機７の制御から、第２テーブルを参照した室内送風機７の制御に移行するときに用いられる。

例えば、制御手段３０が第１テーブルを参照して室内送風機７を制御している場合に、例えば、室内熱交換器６の温度ＣＴが４７℃になったとき、制御手段３０は、室内熱交換器６の温度ＣＴが閾値温度未満であるものの、第１テーブルを参照して室内送風機７の制御を継続する。

そして、例えば、室内熱交換器６の温度ＣＴが４５℃になったとき、制御手段３０は、室内熱交換器６の温度ＣＴが低閾値温度未満であるため、第２テーブルを参照して室内送風機７の制御を行う。

なお、制御手段３０が第２テーブルを参照して室内送風機７を制御している場合に、例えば、室内熱交換器６の温度ＣＴが４９℃になったとき、制御手段３０は、室内熱交換器６の温度ＣＴが閾値温度を上回っているため、第１テーブルを参照して室内送風機７の制御を行う。

このように、閾値温度とは別に低閾値温度を設定することで、制御手段３０が室内送風機７の制御を行う際に参照するテーブルが頻繁に切り替わることを抑制できる。このため、室内送風機７の風速が頻繁に切り替わることを抑制できる。したがって、空気調和機１００の運転時に消費する電力を抑制することができる。

図６は本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００のΔＴと風量との関係を示す第１テーブルを示す図である。図７は本発明の実施の形態１に係る空気調和機１００のΔＴと風量との関係を示す第２テーブルを示す図である。ここで、ΔＴは、予め設定された設定温度と室内吸込側温度センサ８の検知温度との温度差を示す。制御手段３０は、ΔＴが大きい程風量が大きくなるように室内送風機７を制御し、ΔＴが小さい程風量が小さくなるように室内送風機７を制御する。

図６に示されるように、第１テーブルは、ΔＴが大きくなるにつれて風量が大きくなるようにΔＴと風量とを対応付けたものである。以下に、第１テーブルの詳細について説明する。

まず、ΔＴが例えば０℃である場合において、ΔＴが次第に大きくなる場合を考える。具体的には例えば、ΔＴが２℃以下のとき「静粛」に対応する。また例えば、ΔＴが２℃を上回り４℃以下のとき「弱風」に対応する。また例えば、ΔＴが４℃を上回り６℃以下のとき「中風」に対応する。また例えば、ΔＴが６℃を上回るとき「強風」に対応する。

次に、ΔＴが例えば７℃である場合において、ΔＴが次第に小さくなる場合を考える。具体的には例えば、ΔＴが５℃以上のとき「強風」に対応する。また例えば、ΔＴが３℃以上５℃未満のとき「中風」に対応する。また例えば、ΔＴが１℃以上３℃未満のとき「弱風」に対応する。また例えば、ΔＴが１℃未満のとき「静粛」に対応する。

図７に示されるように、第２テーブルは、ΔＴが大きくなるにつれて風量が大きくなるようにΔＴと風量とを対応付けたものである。以下に、第２テーブルの詳細について説明する。

まず、ΔＴが例えば０℃である場合において、ΔＴが次第に大きくなる場合を考える。具体的には例えば、ΔＴが３℃以下のとき「静粛」に対応する。また例えば、ΔＴが３℃を上回り７℃以下のとき「弱風」に対応する。また例えば、ΔＴが７℃を上回り１１℃以下のとき「中風」に対応する。また例えば、ΔＴが１１℃を上回るとき「強風」に対応する。

次に、ΔＴが例えば１２℃である場合において、ΔＴが次第に小さくなる場合を考える。具体的には例えば、ΔＴが９℃以上のとき「強風」に対応する。また例えば、ΔＴが５℃以上９℃未満のとき「中風」に対応する。また例えば、ΔＴが１℃以上５℃未満のとき「弱風」に対応する。また例えば、ΔＴが１℃未満のとき「静粛」に対応する。

このように、図６の第１テーブル及び図７の第２テーブルは、図５と同様に、室内送風機７の風速が頻繁に切り替わることを抑制するようなテーブルとなっている。このため、空気調和機１００の運転時に消費する電力を抑制することができる。

ここで、第１テーブルにおいては、「中風」に対応するΔＴは３℃以上６℃以下であり、第２テーブルにおいては、「中風」に対応するΔＴは５℃以上１１℃以下である。すなわち、制御手段３０は、第２テーブルを参照することで、第１テーブルを参照した場合に比べ、風量を小さくするように室内送風機７を制御することになる。

また、第１テーブルにおいては、「強風」に対応するΔＴは５℃以上であり、第２テーブルにおいては、「強風」に対応するΔＴは９℃以上である。すなわち、第１テーブル及び第２テーブルは、室内送風機７の最大風量が同一であるが、該最大風量に対応するΔＴの範囲はそれぞれ異なるように構成されている。

なお、第１テーブル及び第２テーブルに示される「強風」、「中風」、「弱風」、及び「静粛」は、操作手段２０を操作することで設定可能な風速の風量と同一である。このため、設定可能な風量のパターンが過度に多くなることはなく、室内送風機７の制御を簡略化することができる。

ここで、図４のＳ８においては、室内熱交換器６の温度ＣＴが閾値温度よりも低いため、室内送風機７の風量を過度に大きくすると、吹出温度が低くなり、快適性を損なう可能性がある。このため、制御手段３０は、室内熱交換器６の温度ＣＴが閾値温度よりも低い場合に、「強風」に対応するΔＴの下限が相対的に大きい第２テーブルを参照して室内送風機７を制御する。したがって、吹出温度を通常よりも高く確保でき、快適性を優先することができる。

このとき、室内熱交換器６の温度ＣＴが通常よりも高くなるために圧縮機１の駆動効率が悪くなり、消費電力が悪化しうる。上述したように、使用者が快適性優先モード及び能力優先モードの何れかを選択できるように構成しているため、使用者は意図して快適性を優先させることができる。

また、制御手段３０が第２テーブルを参照して室内送風機７を制御する場合においても、ΔＴが大きい場合には「強風」が選択されるため、能力不足を抑制できる。したがって、特許文献１に記載の空気調和機のように、室内熱交換器６の温度が低くなった場合に最大風量を下げることによる能力不足が生じることもない。

以上のように、本実施の形態１に係る空気調和機１００は、室内送風機７の最大風量が同一であり該最大風量に対応する、予め設定された設定温度と室内吸込側温度センサ８の検知温度との温度差がそれぞれ異なるように構成された第１テーブル及び第２テーブルを有し、室内熱交換器６の温度が閾値温度未満の場合に、複数のテーブルのうち最大風量に対応する前記温度差が第１テーブルよりも大きい第２テーブルを参照して室内送風機７を制御する。このため、従来よりも能力不足を抑制し消費電力を抑制できる。

また、使用者が快適性優先モードを設定するように操作手段２０を操作することが可能である。このため、能力不足になることを抑制でき、吹出温度を高めに保持できるため、快適性は向上する。

なお、上述した第１テーブル及び第２テーブルのΔＴの具体的な数値はこれに限定されるものではなく、室内送風機７の最大風量が同一であり該最大風量に対応するΔＴがそれぞれ異なるように第１テーブル及び第２テーブルが構成されていればよい。

また、制御手段３０が第１テーブル及び第２テーブルの何れかを参照して室内送風機７の制御を行う例について説明したが、これに限定されない。例えば、制御手段３０が３以上のテーブルの何れかを参照して室内送風機７の制御を行うようにしてもよい。このとき、例えば、図６に示される第１テーブル、図７に示される第２テーブル、及び「強風」に対応するΔＴが第２テーブルのものよりも数字の大きい第３テーブルが用いられる。

また、使用者が操作手段２０を操作して「自動」を設定することで自動運転を実行する例について説明したが、これに限定されない。例えば、制御手段３０が計時手段（図示省略）を有し、この計時手段が所定時間を経過したことに応じて、制御手段３０が自動運転を実行するように室内送風機７を制御してもよい。また例えば、暖房運転が開始されると、制御手段３０が自動運転を実行するように室内送風機７を制御するように構成してもよい。すなわち、制御手段３０は、操作手段２０のような外部情報でなく、外部情報に依らない情報（例えば、予め設定された設定情報）に基づいて自動運転を実行するように室内送風機７を制御してもよい。そしてこのことは、自動運転の設定だけでなく、快適性優先モード及び能力優先モードの何れかを設定する場合についても同様である。

なお、快適性優先モードが、本発明の第１モードに相当する。また、能力優先モードが、本発明の第２モードに相当する。

１圧縮機、２四方弁、３室外熱交換器、４室外送風機、５膨張弁、６室内熱交換器、７室内送風機、７Ａ室内ファンモータ、７Ｂ室内ファン、８室内吸込側温度センサ、９室内熱交換器温度センサ、１０室外機、１１室内機、１２化粧パネル、１４天井面、２０操作手段、３０制御手段、５０冷媒配管、１００空気調和機、ＣＴ温度。

Claims

室内熱交換器と、
前記室内熱交換器に空気を導く室内送風機と、
前記室内熱交換器の温度を検知する室内熱交換器温度センサと、
前記室内熱交換器よりも上流側に設けられる室内吸込側温度センサと、
前記室内送風機を制御する制御手段と、
前記室内送風機の風量と、予め設定された設定温度と前記室内吸込側温度センサの検知温度との温度差と、が対応付けられた複数のテーブルと、を備え、
前記複数のテーブルは、
前記室内送風機の最大風量が同一であり該最大風量に対応する前記温度差がそれぞれ異なるように構成され、
前記制御手段は、
前記室内熱交換器温度センサの検知温度が閾値温度以上の場合に、前記複数のテーブルのうち前記最大風量に対応する前記温度差が最大でない第１テーブルを参照して前記室内送風機を制御し、
前記室内熱交換器温度センサの検知温度が閾値温度未満の場合に、前記複数のテーブルのうち前記最大風量に対応する前記温度差が前記第１テーブルよりも大きい第２テーブルを参照して前記室内送風機を制御する
ことを特徴とする空気調和機。
前記制御手段は、
予め設定された設定情報又は外部情報に基づいて自動運転を実行するように前記室内送風機を制御し、
前記自動運転が実行された場合において前記室内熱交換器温度センサの検知温度が閾値温度以上になったとき、前記第１テーブルを参照して前記室内送風機を制御し、
前記自動運転が実行された場合において前記室内熱交換器温度センサの検知温度が閾値温度未満になったとき、前記第２テーブルを参照して前記室内送風機を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
請求項１又は請求項２に記載の前記室内送風機の制御を行う第１モードと、
前記第１テーブルを参照して前記室内送風機を制御する第２モードと、を有し、
前記制御手段は、
予め設定された設定情報又は外部情報に基づいて、前記第１モード又は前記第２モードを実行する
ことを特徴とする空気調和機。
前記複数のテーブルは３つ以上のテーブルで構成される
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の空気調和機。