JP2016114345A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】暖房開始時刻になった際に短時間で所定温度の温風を吹き出すことができる空気調和機を提供する。【解決手段】実施形態の空気調和機は、冷凍サイクルと、冷凍サイクルの温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段で検出した温度に基づいて冷凍サイクルを制御する制御手段と、を備え、制御手段は、使用者が設定した暖房開始時刻より前に冷凍サイクルを駆動する予熱運転において、コンプレッサの運転周波数に対して所定の上限周波数と下限周波数とで規定される運転周波数範囲を設定するとともに冷凍サイクルの温度に対して所定の上限温度と下限温度とで規定される運転温度範囲を設定し、当該予熱運転中には、コンプレッサの運転を継続しつつ、冷凍サイクルの温度が規定される運転温度範囲内となるようにコンプレッサの運転周波数を規定される運転周波数範囲内で変化させる。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、空気調和機に関する。

従来、使用者が設定した暖房開始時刻よりも前に冷凍サイクルを駆動する予熱運転を行うことで、暖房開始時刻になったときに通常の暖房運転の立ち上げを開始する場合よりも短時間で室内に所定温度の温風を吹き出すことができる急速暖房運転を行う空気調和機がある（例えば、特許文献１参照）。

特許第５４４８３９０号公報

しかしながら、従来では予熱運転中にはコンプレッサ（圧縮機）の運転をオン／オフしていたことから、仮に暖房開始時刻にコンプレッサの運転がオフとなったばかりであるとコンプレッサの運転を再開するのには、ある程度の時間をおく必要があった。その結果、暖房開始時刻になってから所定温度の温風を吹き出すまでの時間が増加してしまうおそれがあった。

そこで、実施形態では、暖房開始時刻になった際に短時間で所定温度の温風を吹き出すことができる空気調和機を提供する。

実施形態の空気調和機は、冷凍サイクルと、冷凍サイクルの温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段で検出した温度に基づいて冷凍サイクルを制御する制御手段と、を備え、制御手段は、使用者が設定した暖房開始時刻より前に冷凍サイクルを駆動する予熱運転において、コンプレッサの運転周波数に対して所定の上限周波数と下限周波数とで規定される運転周波数範囲を設定するとともに冷凍サイクルの温度に対して所定の上限温度と下限温度とで規定される運転温度範囲を設定し、当該予熱運転中には、コンプレッサの運転を継続しつつ、冷凍サイクルの温度が規定される運転温度範囲内となるようにコンプレッサの運転周波数を規定される運転周波数範囲内で変化させることを特徴とする。

第１実施形態の空気調和機の構成を模式的に示す図 空気調和機に設ける蓄熱ユニットの外観を模式的に示す図 空気調和機による予熱運転処理の流れを模式的に示す図 空気調和機によるコンプレッサ周波数処理の流れを模式的に示す図 予熱運転時の冷凍サイクルの温度とコンプレッサの運転周波数との変化を模式的に示す図その１ 予熱運転時の冷凍サイクルの温度とコンプレッサの運転周波数との変化を模式的に示す図その２ 第２実施形態における予熱運転時の冷凍サイクルの温度とコンプレッサの運転周波数との変化を模式的に示す図 コンプレッサ周波数処理の流れを模式的に示す図

以下、複数の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態において実質的に共通する部位には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について、図１から図６を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施形態の空気調和機１は、室外に設けられる室外機２、室内に設けられる室内機３、およびこれら室外機２と室内機３とを接続し、その内部に冷媒が流れる配管部４等を備えている。この空気調和機１は、使用者が利用するリモコン５等の操作手段によって、冷房運転、暖房運転、送風運転、除湿運転等の運転状態の切り替え、運転開始時間の予約設定等が行われる。また、空気調和機１は、本実施形態に関連して、暖房運転を開始する際、通常の暖房運転を開始する場合よりも短時間で室内に所定温度の温風を吹き出すことができる急速暖房運転を実行するかしないかの切り替えがリモコン５から設定される。

室外機２は、コンプレッサ６、室外熱交換器７（暖房運転時における蒸発器に相当する）、減圧器８、四方弁９、室外温度センサ１０、アキュームレータ１１、蓄熱ユニット１２、室外ファン１３、および室外制御部１４（制御手段に相当）等を備えている。詳細な説明は省略するが、空気調和機１は、周知のように、冷媒の流れを冷房運転時と暖房運転時（図１に矢印Ａにて示す向き）とに四方弁９によって切り替えたり、コンプレッサ６の運転周波数を変更したりすること等により、冷房運転や暖房運転等のいわゆる空調制御を行っている。

コンプレッサ６に設けられている蓄熱ユニット１２は、例えば硫酸ナトリウム１０水和物、酢酸ナトリウム３水和物、パラフィン等の潜熱蓄熱材で構成されている。この蓄熱ユニット１２は、図２にも示すように、コンプレッサ６の周囲に配置され、当該コンプレッサ６が運転中に排出する熱（以下、排熱と称する）を蓄積する。潜熱蓄熱材は、融点以下の温度でも凝固せずに液体状態を維持するいわゆる過冷却特性を有しており、排熱を蓄積した過冷却状態の蓄熱ユニット１２に外部から衝撃を与えると、当該蓄熱ユニット１２が凝固しながら放熱を開始する。

室内機３は、図１に示すように、室内熱交換器１５（暖房運転時における凝縮器に相当する）、室内温度センサ１６（温度検出手段に相当する）、およびこれらを制御する室内制御部１７等により構成されている。なお、図示は省略するが、室内熱交換器１５の近傍には、周知の送風ファンも設けられている。

これらコンプレッサ６、室外熱交換器７、減圧器８、四方弁９、アキュームレータ１１、室内熱交換器１５等により、ヒートポンプ式の冷凍サイクル１８が構成されている。
次に、上記構成の空気調和機１の作用について説明する。

まず、急速暖房運転について説明する。急速暖房運転は、上記したように通常の暖房運転を開始する場合よりも立ち上げ時間(暖房運転開始時から所定温度の温風が室内に送風可能になるまでの時間)が短時間、例えば１分程度で行える運転状態である。

この急速暖房運転の開始は、急速暖房運転モードが設定されている状態で、使用者がリモコン操作で暖房運転を開始させる操作で行うか、予め使用者の起床時間に合わせて暖房運転を開始する時間が予約設定されたタイマーにより行われる。このとき、急速暖房運転モードが設定されていない場合、あるいは、急速暖房運転モードの設定時間帯ではない場合は、コンプレッサ６の運転が完全に停止していると、暖房運転を開始しようとしても冷凍サイクル１８の温度、特に室内熱交換器１５の温度が低く室温程度になっていることから、直ぐには温風を吹出すことができない。

そのため、空気調和機１は、急速暖房運転モードが設定されている場合には、タイマーによる暖房運転開始の場合は、その開始時刻に先立って予め冷凍サイクル１８を駆動して暖めておく予熱運転を実施する。また、あらかじめ、朝などの起床時間の前、あるいは夕方などの帰宅時間の前に予熱運転を行うように、設定しておくことで、使用者がリモコン５で暖房運転開始操作を行う際、事前に予熱運転を実施することができる。また、空気調和機１の室内制御部１７により、毎日の運転時間帯を学習し、朝の暖房開始時刻、夕方の帰宅時の暖房開始時刻を推定して、事前に予熱運転を行う制御手段を備えるようにしてもよい。

空気調和機１は、予約運転中に冷凍サイクル１８の温度が上がりすぎたり下がりすぎたりしないように、予熱運転中における冷凍サイクル１８の温度に対して予め温度範囲を設定している。この設定された温度範囲が運転温度範囲に相当し、運転温度範囲の上限が上限温度Ｔ_ＣＨ１（図５参照）に相当し、運転温度範囲の下限が下限温度Ｔ_ＣＬ（図５参照）に相当する。これら上限温度Ｔ_ＣＨ１および下限温度Ｔ_ＣＬは、予熱運転中における冷凍サイクル１８の適切な温度範囲である運転温度範囲を規定するために設けられている。

つまり、本実施形態の場合、下限温度Ｔ_ＣＬから上限温度Ｔ_ＣＨ１までの範囲に対応する運転温度範囲は、急速暖房運転を行うために必要且つ適切な範囲が予め設定されている。そして、冷凍サイクル１８の温度が運転温度範囲内に収まっていれば、急速暖房運転を所望の状態、つまり、設計通りの状態で開始することができる。

さて、冷凍サイクル１８の温度は、コンプレッサ６の運転状態により変化する。具体的には、コンプレッサ６の運転を開始すれば冷凍サイクル１８の温度が上昇し、コンプレッサ６の運転を停止すれば冷凍サイクル１８の温度が下降する。このため、コンプレッサ６の運転をオン・オフすることにより、冷凍サイクル１８の温度をある程度の調整をすることができる。

ただし、仮にコンプレッサ６の運転が停止した場合には、コンプレッサ６の運転を再開するのに時間を要することになる。また、コンプレッサ６を停止するのは冷凍サイクル１８の温度を下げるためであることから、コンプレッサ６の運転が停止した状態では温度は下がり続けており、コンプレッサ６の停止からの時間が所定時間経過しないうちに暖房運転を行った場合には、冷凍サイクル１８の温度が所定温度の温風を吹出すのに必要な温度に達していない可能性がある。その結果、暖房開始時刻になってから所定温度の温風を吹き出すまでの立ち上げ時間が増加してしまい、使用者が意図した暖房感を得られない等、設計通りの性能を発揮できなくなるおそれがある。

そこで、本実施形態の空気調和機１は、暖房開始時刻になった際に短時間で所定温度温風を吹き出すことができるように、通常の暖房運転よりも低い周波数でコンプレッサ６を運転する予熱運転を行う。この予熱運転は、使用者によって設定された暖房開始時刻から所定時間前に開始される。

具体的には、空気調和機１は、使用者によって設定された急速暖房運転を開始する暖房開始時刻（時刻ｔ０。図５参照）よりも所定時間前の時点（例えば時刻ｔ１。図５参照）になると、予熱運転を開始する。本実施形態では、所定時間を１時間に設定している。なお、予熱運転中には、室外ファン１３および図示しない室内ファンは、所定の回転数で運転する。

空気調和機１は、時刻ｔ１となると、図３に示す予熱運転処理および図４に示すコンプレッサ周波数処理を実行する。なお、予熱運転中におけるコンプレッサ６の運転周波数（以下、運転周波数Ｒと称する）は、図５に示すように、所定の上限周波数Ｒ_Ｈと所定の下限周波数Ｒ_Ｌとで規定される範囲（運転周波数範囲に相当する）内となるように制御される。つまり、コンプレッサ６の運転周波数Ｒは、予熱運転中には、下限周波数Ｒ_Ｌよりも下がることはない。

空気調和機１は、まず冷凍サイクル１８の温度（以下、温度Ｔ_Ｃと称する）を取得する（Ｓ１）。本実施形態では、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃとして、室内温度センサ１６で検出した室内熱交換器１５の温度を用いている。

冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃを取得すると、空気調和機１は、コンプレッサ６が停止しているか否かを判定し（Ｓ２）、予熱運転が開始される時点等、コンプレッサ６が停止している場合には（Ｓ２：ＹＥＳ）、温度Ｔ_Ｃが下限温度Ｔ_ＣＬよりも低いか否かを判定する（Ｓ３）。

このとき、空気調和機１は、Ｔ_Ｃ≦Ｔ_ＣＬでない場合には、つまり、温度Ｔ_Ｃが下限温度Ｔ_ＣＬよりも低くない場合には（Ｓ３：ＮＯ）、ステップＳ１に移行して温度Ｔ_Ｃの取得を繰り返す。これは、例えば外気温が比較的高いときには時刻ｔ１において温度Ｔ_Ｃが下限温度Ｔ_ＣＬよりも高い場合も想定され、そのような場合には、予熱運転を行わなくてもよいためである。なお、このステップＳ３は、後述するように加熱によってコンプレッサ６を停止した場合には、十分に冷却したか否かが判定されることになる。

一方、空気調和機１は、Ｔ_Ｃ≦Ｔ_ＣＬの場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、コンプレッサ６の運転を開始する（Ｓ４）。このとき、空気調和機１は、運転周波数Ｒを上限周波数Ｒ_Ｈに設定してコンプレッサ６の運転を開始する。

続いて、空気調和機１は、キープ時間が経過したかを判定する（Ｓ５）。ここで、キープ時間とは、運転周波数Ｒを変化させた後その周波数を一定時間維持するために設けられている時間であり、運転周波数Ｒを変化させてから次に変化させるか否かの判定を行うまでの期間に相当する。つまり、本実施形態の空気調和機１は、キープ時間を設けることにより、運転周波数Ｒを段階的に変化させるように制御している。

空気調和機１は、キープ時間が経過していないと判定した場合（Ｓ５：ＮＯ）、Ｔ_Ｃ≧Ｔ_ＣＨ２であるか否か、つまり、温度Ｔ_Ｃが許容上限温度Ｔ_ＣＨ２以上であるか否かを判定し（Ｓ６）、Ｔ_Ｃ≧Ｔ_ＣＨ２でない場合には（Ｓ６：ＮＯ）、暖房開始信号を受信したか否かを判定する（Ｓ９）。この暖房運転開始信号は、暖房開始時刻になった場合、および、ユーザが暖房運転の開始を指示した場合に受信される信号である。

空気調和機１は、暖房開始信号を受信していない場合には（Ｓ９：ＮＯ）、ステップＳ１に移行して温度Ｔ_Ｃを取得し、上記した処理を繰り返す。一方、空気調和機１は、ステップＳ９において暖房開始信号を受信した場合には（Ｓ９：ＹＥＳ）、急速暖房運転処理を実行し（Ｓ１０）、急速暖房運転を開始することになる。なお、急速暖房運転は、室内機３の送風ファンを動作させて室内に所定温風を吹出す周知の暖房処理と基本的には類似する運転状態であるので、その詳細な説明は省略する。

このように、空気調和機１は、キープ時間が経過するまでの期間において、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃを継続的に取得し、冷凍サイクル１８の温度が過度に高くあるいは低くなっていないかの判定と、急速暖房運転の開始判定とを繰り返し行っている。

さて、空気調和機１は、キープ時間が経過した場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、図４に示すコンプレッサ周波数処理を実行する（Ｓ８）。以下、コンプレッサ周波数処理について、説明の簡略化のために、図５に示す温度Ｔ_Ｃの時間変化例を参照しながら説明する。

コンプレッサ周波数処理では、空気調和機１は、図４に示すように、まずＴ_Ｃ≧Ｔ_ＣＨ１であるか否か、つまり、温度Ｔ_Ｃが上限温度Ｔ_ＣＨ１以上であるか否かを判定する（Ｓ１１）。例えば、図５に示すように、時刻ｔ１において予熱運転処理が開始され、コンプレッサ６を上限周波数Ｒ_Ｈに設定して運転した結果、温度Ｔ_Ｃが徐々に上昇し、時刻ｔ２においてＴ_Ｃ≧Ｔ_ＣＨ１になったとする。

この場合、空気調和機１は、図４に示すコンプレッサ周波数処理において、時刻ｔ２（より厳密には、Ｔ_Ｃ≧Ｔ_ＣＨ１となった時刻ｔ２以降において最初にキープ時間が経過したと判定した時点）ではＴ_Ｃ≧Ｔ_ＣＨ１であることから（Ｓ１１：ＹＥＳ）、フラグをＯＮする（Ｓ１２）。このフラグは、運転周波数Ｒを下げるか上げるかを判定するために設けられているフラグであり、空気調和機１は、フラグがＯＮの場合には運転周波数Ｒを下げ、フラグがＯＦＦの場合には運転周波数Ｒを上げるように制御する。

このため、空気調和機１は、フラグがＯＮである場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、コンプレッサ周波数Ｄｏｗｎして、つまり、コンプレッサ６の運転周波数Ｒを下げる（Ｓ１４）。このとき、空気調和機１は、運転周波数Ｒを１段階下げている。具体的には、本実施形態では、上限周波数Ｒ_Ｈを上限とし、下限周波数Ｒ_Ｌを下限とした運転周波数範囲を複数段階（本実施形態では４段階）に分割したうちの１段階分だけ、運転周波数Ｒを下げている。その後、空気調和機１は、図３に示す予熱運転処理にリターンして、キープ時間が経過するのを待機する。

さて、図５に示す時刻ｔ３においてキープ時間が経過し、この時刻ｔ３における温度Ｔ_Ｃが上限温度Ｔ_ＣＨ１以下、且つ、下限温度Ｔ_ＣＬ以上であったとする。この場合、空気調和機１は、コンプレッサ周波数処理において、Ｔ_Ｃ≧Ｔ_ＣＨ１ではないことから（Ｓ１１：ＮＯ）、Ｔ_Ｃ≦Ｔ_ＣＬであるか否かをさらに判定し（Ｓ１５）、Ｔ_Ｃ≦Ｔ_ＣＬでもないため（Ｓ１５：ＮＯ）、フラグを判定する（Ｓ１３）。そして、空気調和機１は、上記したように時刻ｔ２においてフラグがＯＮされていることから（Ｓ１３：ＹＥＳ）、コンプレッサ６の運転周波数Ｒをさらに１段階下げて（Ｓ１４）、予熱運転処理にリターンする。

同様に、図５に示す時刻ｔ４において次のキープ時間が経過し、この時刻ｔ４における温度Ｔ_Ｃが上限温度Ｔ_ＣＨ１以下、且つ、下限温度Ｔ_ＣＬ以上であった場合には、空気調和機１は、時刻ｔ３のときと同じく、フラグがＯＮされていることから（Ｓ１３：ＹＥＳ）、コンプレッサ６の運転周波数Ｒをさらに１段階下げた後（Ｓ１４）、予熱運転処理にリターンする。

このように、空気調和機１は、フラグがＯＮの場合には、コンプレッサ６の運転周波数Ｒを段階的に下げ続ける制御を行っている。
さて、コンプレッサ６の運転周波数Ｒを下げ続ければ、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃも下がり続けるため、例えば図５に示すように、時刻ｔ５において温度Ｔ_Ｃが下限温度Ｔ_ＣＬを下回ったとする。

この場合、空気調和機１は、図４に示すコンプレッサ周波数処理において、時刻ｔ５（より厳密には、時刻ｔ５以降において最初にキープ時間が経過したと判定した時点）ではＴ_Ｃ≦Ｔ_ＣＬであることから（Ｓ１１：ＮＯ、且つ、Ｓ１５：ＹＥＳ）、フラグをＯＦＦし（Ｓ１６）、フラグがＯＦＦであることから（Ｓ１３：ＮＯ）、コンプレッサ周波数Ｕｐ、つまり、運転周波数Ｒを１段階上げて（Ｓ１７）、予熱運転処理にリターンする。

その後も同様に、空気調和機１は、フラグがＯＦＦの場合には、Ｔ_Ｃ≧Ｔ_ＣＨ１となるまでの間は、段階的に運転周波数Ｒを上げていく。なお、運転周波数Ｒを上げた結果、Ｔ_Ｃ≧Ｔ_ＣＨ１となった場合には、上記したようにフラグをＯＮして運転周波数Ｒを段階的に下げていく。

このように、空気調和機１は、コンプレッサ６の運転周波数Ｒを上限周波数Ｒ_Ｈと下限周波数Ｒ_Ｌとの間で段階的に上げるまたは下げることにより、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃが上限温度Ｔ_ＣＨ１と下限温度Ｔ_ＣＬとの間で推移するように制御している。

これにより、本実施形態の空気調和機１では、時刻ｔ０付近、すなわち、暖房開始時刻付近においては、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃが急速暖房運転に適した温度になっており、且つ、コンプレッサ６が継続して運転されているので、コンプレッサ６を再始動する時間が不要となり、即座に温風を送風できる状態とすることができる。

ところで、温度Ｔ_Ｃが上限温度Ｔ_ＣＨ１を超えた場合には上記したように運転周波数Ｒを下げていくものの、外気温等の影響により、運転周波数Ｒを下げても、また、運転周波数Ｒを下限周波数Ｒ_Ｌにしても、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃが下がらないことも想定される。そして、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃが上がり続けると、冷凍サイクル１８が異常過熱となったり、高圧状態となったりするおそれがある。

そこで、本実施形態では、予熱運転中の冷凍サイクル１８に許容される上限の温度である許容上限温度Ｔ_ＣＨ２を設定しており、温度Ｔ_Ｃがこの許容上限温度Ｔ_ＣＨ２を超えた場合には、冷凍サイクル１８が過熱運転状態であると判定している。

例えば図６に示すように、時刻ｔ１１にて予熱運転を開始し、時刻ｔ１２において上限温度Ｔ_ＣＨ１を超えたことから運転周波数Ｒを段階的に下げていったにも関わらず、温度Ｔ_Ｃが上がり続けて時刻ｔ１３において許容上限温度Ｔ_ＣＨ２（予熱運転時に許容される上限の温度）に到達したとする。

この場合、空気調和機１は、温度Ｔ_Ｃが許容上限温度Ｔ_ＣＨ２に達していることから、つまり、図３に示す予熱運転処理においてＴ_Ｃ≧Ｔ_ＣＨ２であることから（Ｓ６：ＹＥＳ）、コンプレッサ６の運転を停止する（Ｓ７）。そして、空気調和機１は、温度Ｔ_Ｃを取得し（Ｓ１）、コンプレッサ６が停止していることから（Ｓ２：ＹＥＳ）Ｔ_Ｃ≦Ｔ_ＣＬであるかを判定し（Ｓ３）、Ｔ_ＣがＴ_ＣＬを超えている場合には（Ｓ３：ＮＯ）、ステップＳ１に移行して同様の判定を繰り返す。

つまり、空気調和機１は、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃが許容上限温度Ｔ_ＣＨ２以上となった場合には、温度Ｔ_Ｃが下限温度Ｔ_ＣＬを下回るまで、換言すると、冷凍サイクル１８が十分に冷えるまで、コンプレッサ６の運転を停止している。

このとき、例えば図６に示すように、時刻ｔ１４において温度Ｔ_Ｃが下限温度Ｔ_ＣＬを下回ったとする。この場合、空気調和機１は、図３に示す予熱運転処理において、コンプレッサ６が停止している状態で取得した温度Ｔ_Ｃが下限温度Ｔ_ＣＬを下回っていることから（Ｓ１、Ｓ２：ＹＥＳ、且つ、Ｓ３：ＹＥＳ）、コンプレッサ６の運転を開始し（Ｓ４）、その後は、上記したようにキープ時間が経過するごとにコンプレッサ周波数処理を実行する（Ｓ８）ことで、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃが上限温度Ｔ_ＣＨ１と下限温度Ｔ_ＣＬの範囲に収まるように制御する。

以上説明した実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
実施形態の空気調和機１は、冷凍サイクル１８と、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃを検出する室内温度センサ１６（温度検出手段）と、室内温度センサ１６で検出した温度に基づいて冷凍サイクル１８を制御する室外制御部１４（制御手段）と、を備え、室外制御部１４は、使用者が設定した暖房開始時刻より前に冷凍サイクル１８を駆動する予熱運転において、コンプレッサ６の運転周波数Ｒに対して所定の上限周波数Ｒ_Ｈと下限周波数Ｒ_Ｌとで規定される運転周波数範囲を設定するとともに、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃに対して所定の上限温度Ｔ_ＣＨ１と下限温度Ｔ_ＣＬとで規定される運転温度範囲を設定し、予熱運転中には、コンプレッサ６の運転を継続し、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃが運転温度範囲内となるようにコンプレッサ６の運転周波数Ｒを運転周波数範囲内で変化させる。

これにより、予熱運転中にはコンプレッサ６が継続して運転されるので、基本的にはコンプレッサ６の運転を再開する必要が無くなる。これにより、暖房開始時刻になると所定温度、つまり、運転温度範囲の温度の温風を吹き出すことができるようになり、暖房開始時刻になってから所定温度の温風を吹き出すまでの立ち上げ時間が増加することを防止できる。すなわち、その名称の通りに、急速暖房運転を行うことができる。

また、予熱運転中にはコンプレッサ６が継続して運転されることから、所望の温度で冷凍サイクル１８、特には室内熱交換器１５の温度を維持することができ、使用者が設定した時間に暖房運転を起動する際に、設定通りの温度の温風を吹き出すことができる。すなわち、使用者が意図した暖房感を得ることができる等、所望の性能を発揮することができる。

また、空気調和機１は、予熱運転処理を実行することにより、つまり、冷凍サイクル１８の温度をコンプレッサ６の運転周波数Ｒによって調整することにより、高温・高圧になることを抑制することができる。

空気調和機１は、通常の暖房運転よりも短時間で室内に温風を吹出すことができる急速暖房運転を実行可能であり、その急速暖房運転用に予め設定されている温度範囲を、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃに対して設定する運転温度範囲として設定する。これにより、設計者が意図したとおりの温度の温風を急速暖房運転の開始時に速やかに供給でき、使用者に快適な暖房環境を提供することができる。

空気調和機１は、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃが運転温度範囲の上限温度Ｔ_ＣＨ１よりも高く設定されている許容上限温度Ｔ_ＣＨ２に達した場合には、コンプレッサ６の運転を停止し予熱運転を一旦停止する。これにより、異常過熱等を防止するとともに、予熱運転の時間短縮を図ることができる。

コンプレッサ６の運転を停止した場合、空気調和機１は、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃが下限温度Ｔ_ＣＬまで下がると、予熱運転を再開する。このようなケースでは、室温や外気温が比較的高い状態のため、予熱運転を途中で一旦停止させ、再度予熱運転を再開させても、暖房開始時刻において急速暖房運転を速やかに且つ使用者にとって快適な状態で行うことができる。

空気調和機１は、コンプレッサ６の外周部に、コンプレッサ６が運転中に排出した熱を蓄える蓄熱材を有する蓄熱ユニット１２を設けている。これにより、コンプレッサ６の運転を開始する際に蓄熱ユニット１２から放熱させることにより、蓄熱ユニット１２を設けない場合と比べると、コンプレッサ６の運転周波数Ｒをより低く抑えることができる。したがって、低消費電力化を図ることができる。

実施形態では所定時間として１時間を設定したが、これに限定されるものではなく、例えばコンプレッサ６の運転能力等に応じて適宜設定してもよい。また、室温あるいは外気温等に応じて所定時間をその都度設定するようにしてもよい。

実施形態ではキープ時間中に取得した温度の実値（温度Ｔ_Ｃ）に基づいて運転周波数Ｒを上げるか下げるかを判定したが、キープ時間中における温度の変化量等に基づいて判定するようにしてもよい。例えば、温度変化の傾向を取得する傾向取得手段を設け、温度が上昇し、その上昇量からすると許容上限温度Ｔ_ＣＨ２を超えることが予測される場合にはキープ時間の経過を待たずにコンプレッサ６の運転を停止させ予熱運転を一旦停止させるようにすることなどが考えられる。これにより、室温や外気温が比較的高い状態の際は、予熱運転時間を短縮させるとともに、コンプレッサ６が過熱運転状態になることを防止できるようになる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、図７および図８を参照しながら説明する。第２実施形態では、コンプレッサ周波数処理の内容が第１実施形態と異なっている。なお、予熱運転処理の内容は第１実施形態と共通するので、図３も参照しながら説明する。

本実施形態の場合、空気調和機１は、予熱運転を行うにあたって、まず、図７に示すように冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃの目標値である目標温度Ｔ_ＣＭを、許容上限温度Ｔ_ＣＨ２より低い範囲で予め設定するとともに、その目標温度Ｔ_ＣＭに対して所定の許容差αを設定する。この許容差αは、温度収束を早めるために、本実施形態では例えば０．５℃等の比較的低い値を設定している。この目標温度Ｔ_ＣＭ±αの範囲が、目標温度帯に相当する。また、目標温度Ｔ_ＣＭ＋αは上限温度に対応し、目標温度Ｔ_ＣＭ−αは下限温度に対応する。

以下、この図７を参照しながら、本実施形態のコンプレッサ周波数処理（図８参照）の流れについて説明するが、本実施形態の空気調和機１は、予熱運転中には、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃが目標温度Ｔ_ＣＭ±αの目標温度帯に収束するような制御を行っている。

具体的には、空気調和機１は、図７に示すように時刻ｔ２０が急速暖房運転を開始する時刻に設定された場合、所定時間前の時刻ｔ２１に予熱運転を開始する。このとき、空気調和機１は、第１実施形態と同様に図３に示す予熱運転処理を実行し、上限周波数Ｒ_Ｈでコンプレッサ６の運転を開始するとともに、温度Ｔ_Ｃの取得およびキープ時間が経過したかの判定等を繰り返す。

そして、空気調和機１は、キープ時間が経過したと判定すると（Ｓ５：ＹＥＳ）、図８に示すコンプレッサ周波数処理を実行する。このコンプレッサ周波数処理では、空気調和機１は、まず、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃが目標温度Ｔ_ＣＭ＋α以上であるかを判定する（Ｓ２１）。例えば時刻ｔ２１のように冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃが目標温度Ｔ_ＣＭ＋αよりも低い場合には、空気調和機１は、Ｔ_Ｃ≧Ｔ_ＣＭ＋αではないことから（Ｓ２１：ＮＯ）、続いて、温度Ｔ_Ｃが目標温度Ｔ_ＣＭ-α以下であるかを判定する（Ｓ２３）。

時刻ｔ２１の場合、温度Ｔ_Ｃが目標温度Ｔ_ＣＭ−αよりも低いため、空気調和機１は、Ｔ_Ｃ≦Ｔ_ＣＭ−αであることから（Ｓ２３：ＹＥＳ）、コンプレッサ周波数Ｕｐ、つまり、コンプレッサ６の運転周波数Ｒを１段階上げる制御を行う（Ｓ２４）。ただし、予熱運転の開始時には運転周波数Ｒが上限周波数Ｒ_Ｈとなっているため、この時点では実質的には運転周波数Ｒが変更されない。その後、空気調和機１は、予熱運転処理にリターンする。

さて、予熱運転が継続されて時刻ｔ２２において温度Ｔ_Ｃが目標温度Ｔ_ＣＭ-αに到達したとする。この場合、空気調和機１は、Ｔ_Ｃ≧Ｔ_ＣＭ＋αではなく（Ｓ２１：ＮＯ）、また、Ｔ_Ｃ≦Ｔ_ＣＭ-αでもないことから（Ｓ２３：ＮＯ）、コンプレッサ周波数キープ、つまり、現在のコンプレッサ６の運転周波数Ｒを維持して（Ｓ２５）、予熱運転処理にリターンする。

その後、さらに予熱運転が継続されて時刻ｔ２３において温度Ｔ_Ｃが目標温度Ｔ_ＣＭ＋αに到達したとする。この場合、空気調和機１は、Ｔ_Ｃ≧Ｔ_ＣＭ＋αであることから（Ｓ２１：ＹＥＳ）、コンプレッサ周波数Ｄｏｗｎ、つまり、コンプレッサ６の運転周波数Ｒを一段階下げた後（Ｓ２２）、予熱運転処理にリターンする。

このように、本実施形態の空気調和機１は、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃをコンプレッサ６の運転周波数Ｒを変更することにより調整する際、目標温度Ｔ_ＣＭと、その目標温度Ｔ_ＣＭに許容される許容差αとを設定し、温度ＴｃがＴ_ＣＭ+αを上回った場合には運転周波数Ｒを下げ、温度Ｔ_ＣがＴ_ＣＭ-αを下回った場合には運転周波数Ｒを上げ、温度Ｔ_Ｃが目標温度Ｔ_ＣＭ±αの範囲にあるときには、すなわち、Ｔ_ＣＭ＋α＞Ｔｃ＞Ｔ_ＣＭ-αの範囲にあるときには、運転周波数Ｒを一定に保つように制御する。

これにより、温度Ｔｃが、目標温度帯に収束し、任意の吹き出し温度で急速暖房運転を開始することが可能となる。したがって、暖房開始時刻になった際に短時間で所定温度の温風を吹き出すことができる等、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態の場合、冷凍サイクル１８の温度Ｔ_Ｃは比較的狭い温度範囲として設定されている目標温度帯に収束しているので、急速暖房運転の開始時には、より快適な温度で温風を提供することができる。

（その他の実施形態）
各実施形態で示した数値等は例示であり、それらに限定されるものではない。
第１実施形態ではコンプレッサ６を停止してから再始動する際の温度を下限温度Ｔ_ＣＬにした例を示したが、例えばコンプレッサ６の運転能力等に基づいて下限温度Ｔ_ＣＬから上限温度Ｔ_ＣＨ１までの範囲内に運転再開温度Ｔ_Ｒ（ただし、Ｔ_ＣＬ＜Ｔ_Ｒ＜Ｔ_ＣＨ１）を設定し、温度Ｔ_Ｃがその運転再開温度Ｔ_Ｒを下回った時点で、換言すると、温度Ｔ_Ｃが下限温度Ｔ_ＣＬを下回る前の時点で、コンプレッサ６の運転を再開するようにしてもよい。温度Ｔ_Ｃが下限温度Ｔ_ＣＬを下回ってからコンプレッサ６の運転を再開すると温度Ｔ_Ｃが下限温度Ｔ_ＣＬを超えるまでに若干のタイムラグが生じることが想定され、そのタイムラグ中に急速暖房運転の開始が指示されると、温度Ｔ_Ｃが急速暖房運転に適した温度範囲を外れていることからユーザの快適性を損なうおそれがあるが、運転再開温度Ｔ_Ｒを設定することにより、ユーザの快適性を損なうような状況を回避することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１は空気調和機、６はコンプレッサ、７は室外熱交換器（暖房運転時における蒸発器）、８は減圧器、９は四方弁、１１はアキュームレータ、１２は蓄熱ユニット、１４は室外制御部（制御手段）、１５は室内熱交換器（暖房運転時における凝縮器）、１６は室内温度センサ（温度検出手段）、１８は冷凍サイクルを示す。

Claims (5)

1. コンプレッサ、アキュームレータ、凝縮器、減圧器、蒸発器および四方弁を有し、前記四方弁によって冷房運転と暖房運転とが切り替えられる冷凍サイクルと、
   前記冷凍サイクルの温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段で検出した温度に基づいて前記冷凍サイクルを制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、使用者が設定した暖房開始時刻より前に前記冷凍サイクルを駆動する予熱運転において、前記コンプレッサの運転周波数に対して所定の上限周波数と下限周波数とで規定される運転周波数範囲を設定するとともに前記冷凍サイクルの温度に対して所定の上限温度と下限温度とで規定される運転温度範囲を設定し、当該予熱運転中には、前記コンプレッサの運転を継続しつつ、前記冷凍サイクルの温度が運転温度範囲内となるように前記コンプレッサの運転周波数を前記規定される運転周波数範囲内で変化させることを特徴とする空気調和機。
2. 前記制御手段は、前記予熱運転中における前記冷凍サイクルの温度の目標値である目標温度と当該目標温度に許容される許容差とで規定される目標温度帯を設定し、前記冷凍サイクルの温度が前記目標温度帯よりも高い場合には前記コンプレッサの運転周波数を下げ、前記冷凍サイクルの温度が前記目標温度帯よりも低い場合には前記コンプレッサの運転周波数を上げ、前記冷凍サイクルの温度が前記目標温度帯にある場合には前記コンプレッサの運転周波数を維持するとともに、運転周波数を変化させた場合には変化後の運転周波数を所定のキープ時間だけ維持することにより、前記冷凍サイクルの温度を前記目標温度帯に収束させることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 前記制御手段は、前記冷凍サイクルの温度が前記規定される運転温度範囲の上限温度よりも高く設定されている許容上限温度に達した場合には、前記コンプレッサの運転を停止し予熱運転を一旦停止することで予熱運転の時間短縮を図るようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の空気調和機。
4. 前記コンプレッサの外周部に設けられ、当該コンプレッサが運転中に排出した熱を蓄える蓄熱材をする蓄熱ユニットを設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の空気調和機。
5. 前記制御手段は、通常の暖房運転よりも短時間で室内に温風を吹出すことができる急速暖房運転を実行可能であり、その急速暖房運転用に予め設定されている温度範囲を、前記冷凍サイクルの温度に対して設定する運転温度範囲として設定することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の空気調和機。

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