JP2019116993A - Air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、暖房運転時に逆サイクル除霜運転を行う空気調和機に関するものである。 The present invention relates to an air conditioner that performs reverse cycle defrosting operation during heating operation.
空気調和機は、外気温度が低いときに暖房運転が行われると、蒸発器として機能する室外熱交換器に霜が発生する。暖房運転において室外熱交換器に発生した霜は、逆サイクル除霜運転を行うことによって融かされる。その後、霜は室外熱交換器の下方に配置されている室外ユニットの底板を通じて、ドレン水として排出される。逆サイクル除霜運転を行うときは、空気調和機は、室外ファンを停止するとともに冷凍サイクルを暖房サイクルから冷房サイクルに切り替える。そして、空気調和機は圧縮機によって圧縮されて高温となった冷媒を室外熱交換器に流入させる。これにより、室外熱交換器が加熱されて、室外熱交換器に発生した霜が融かされる。 In the air conditioner, when the heating operation is performed when the outside air temperature is low, frost is generated in the outdoor heat exchanger functioning as an evaporator. The frost generated in the outdoor heat exchanger in the heating operation is melted by performing the reverse cycle defrosting operation. Thereafter, the frost is discharged as drain water through the bottom plate of the outdoor unit disposed below the outdoor heat exchanger. When performing reverse cycle defrosting operation, the air conditioner stops the outdoor fan and switches the refrigeration cycle from the heating cycle to the cooling cycle. Then, the air conditioner causes the refrigerant compressed by the compressor to have a high temperature to flow into the outdoor heat exchanger. Thereby, the outdoor heat exchanger is heated and the frost generated in the outdoor heat exchanger is melted.
ところで、外気温度が0℃付近で暖房運転を行うときは、室外熱交換器を通過した空気が0℃以下となって室外ファンに当たる。また、室外熱交換器に発生した霜によって室外熱交換器が目詰まりして空気が通らなくなると、吹出口から流入した室外熱交換器を通らない空気が室外ファンに当たる。これらにより、室外熱交換器だけでなく室外ファンにも霜が発生する場合がある。 By the way, when the heating operation is performed at the outside air temperature around 0 ° C., the air passing through the outdoor heat exchanger becomes 0 ° C. or less and hits the outdoor fan. In addition, when the outdoor heat exchanger is clogged by the frost generated in the outdoor heat exchanger and the air can not pass through, the air that does not pass through the outdoor heat exchanger that has flowed in from the outlet hits the outdoor fan. As a result, frost may be generated not only on the outdoor heat exchanger but also on the outdoor fan.
室外ファンに発生した霜は、室外ファンを停止させて実行する上述した逆サイクル除霜運転では融けない。そこで、室外ファンで発生した霜を融かすためにファン除霜運転を行う空気調和機が提案されている。例えば、特許文献1に示す空気調和機では、逆サイクル除霜運転を行って室外熱交換器の除霜を行った後に、圧縮機から吐出された冷媒が室外熱交換器に流入する状態のままで室外ファンを一定時間回転させることが記載されている。これにより、室外熱交換器で加熱された温かい空気を室外ファンに当てて、室外ファンで発生した霜を融かすことができる。
The frost generated in the outdoor fan can not be melted in the above-described reverse cycle defrosting operation performed by stopping the outdoor fan. Therefore, there has been proposed an air conditioner that performs a fan defrosting operation in order to melt the frost generated by the outdoor fan. For example, in the air conditioner shown in
特許文献1に示す空気調和機では、室外熱交換器の除霜運転やファン除霜運転を予め定められた時間だけ行っていた。この時間は予め試験等により定められており、想定された室外ファンで発生する最大量の霜を完全に除去できるように設定された時間である。従って、実際に室外ファンで発生した霜の量が想定していた最大量より少ないと、室外ファンで発生した霜が融けきったにもかかわらずファン除霜運転を継続してしまい(いわゆる、空除霜運転)、暖房運転の再開時期を遅らせていた。
In the air conditioner shown in
本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、ファン除霜運転時間を最適な長さにすることができる空気調和機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an air conditioner capable of setting the fan defrosting operation time to an optimum length.
上記の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、暖房運転時に、圧縮機、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器の順で冷媒が循環する冷媒回路と、前記冷媒回路に備えられ、前記圧縮機から吐出された冷媒の流れる方向を切り替える流路切替手段と、前記室外熱交換器に送風する室外ファンと、外気温度を検出する外気温度検出手段を有し、前記暖房運転時に、前記室外ファンを停止させるとともに、前記流路切替手段を切り替えて前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室外熱交換器に向かわせる熱交除霜運転と、前記熱交除霜運転が終了した後に、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室外熱交換器に向かわせたまま、前記室外ファンを駆動して同室外ファンを除霜するファン除霜運転を行う制御手段と、を有する。前記制御手段は、前記ファン除霜運転中、前記室外熱交換器から前記室外ファンに与えられた熱量の推定値である受熱量が、前記室外ファンで発生した霜を融かすために必要な熱量の推定値である必要熱量以上となったら前記ファン除霜運転を終了する。 In order to solve the above problems, the air conditioner according to the present invention comprises a refrigerant circuit in which a refrigerant circulates in the order of a compressor, an indoor heat exchanger, an expansion valve, and an outdoor heat exchanger during heating operation, and the refrigerant circuit And an outdoor fan for blowing air to the outdoor heat exchanger, and an outside air temperature detection means for detecting an outside air temperature, and During operation, the heat exchange defrosting operation for stopping the outdoor fan and switching the flow path switching means to direct the refrigerant discharged from the compressor to the outdoor heat exchanger, and the heat exchange defrosting operation And control means for performing a fan defrosting operation for driving the outdoor fan to defrost the outdoor fan while the refrigerant discharged from the compressor is directed to the outdoor heat exchanger after the completion. . In the fan defrosting operation, the control means is a heat amount required for the heat reception amount, which is an estimated value of the heat amount given from the outdoor heat exchanger to the outdoor fan, to melt the frost generated in the outdoor fan. The fan defrosting operation is ended when the required amount of heat, which is an estimated value of.
上記のように構成した本発明の空気調和機によれば、ファン除霜運転時に、室外ファンで発生した霜を融かすために必要な熱量を算出し、室外ファンが受けた熱量が必要な熱量以上となっていればファン除霜運転を終了させる。これにより、ファン除霜運転時間を最適な長さにすることができる。 According to the air conditioner of the present invention configured as described above, the amount of heat required to melt the frost generated by the outdoor fan during the fan defrosting operation is calculated, and the amount of heat received by the outdoor fan is required If it is above, the fan defrosting operation is ended. Thereby, fan defrosting operation time can be made into optimal length.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、室外機と室内機が2本の冷媒配管で接続された空気調和機を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the attached drawings. As an embodiment, an air conditioner in which an outdoor unit and an indoor unit are connected by two refrigerant pipes will be described as an example. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
図1(A)に示すように、本実施形態における空気調和機1は、屋外に設置される室外機2と、室内に設置され室外機2に液管4およびガス管5で接続された室内機3を備えている。詳細には、室外機2の閉鎖弁25と室内機3の液管接続部33が液管4で接続されている。また、室外機2の閉鎖弁26と室内機3のガス管接続部34がガス管5で接続されている。以上により、空気調和機1の冷媒回路10が形成される。
As shown in FIG. 1 (A), the
<室外機の構成>
まずは、室外機2について説明する。室外機2は、圧縮機21と、四方弁22と、室外熱交換器23と、膨張弁24と、液管4が接続された閉鎖弁25と、ガス管5が接続された閉鎖弁26と、室外ファン27を備えている。そして、室外ファン27を除くこれら各装置が後述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路10の一部をなす室外機冷媒回路10aを形成している。
<Configuration of outdoor unit>
First, the
圧縮機21は、図示しないインバータにより回転数が制御されることで、運転容量を変えることができる容量可変型圧縮機である。圧縮機21の冷媒吐出側は、四方弁22のポートaと吐出管61で接続されている。また、圧縮機21の冷媒吸入側は、四方弁22のポートcと吸入管66で接続されている。
The
四方弁22は、冷媒の流れる方向を切り替えるための弁であり、a、b、c、dの4つのポートを備えている。ポートaは、上述したように圧縮機21の冷媒吐出側と吐出管61で接続されている。ポートbは、室外熱交換器23の一方の冷媒出入口と冷媒配管62で接続されている。ポートcは、上述したように圧縮機21の冷媒吸入側と吸入管66で接続されている。そして、ポートdは、閉鎖弁26と室外機ガス管64で接続されている。尚、四方弁22が、本発明の流路切替手段である。
The four-
室外熱交換器23は、冷媒と、後述する室外ファン27の回転により室外機2の内部に取り込まれた外気を熱交換させるものである。室外熱交換器23の一方の冷媒出入口は、上述したように四方弁22のポートbと冷媒配管62で接続され、他方の冷媒出入口は閉鎖弁25と室外機液管63で接続されている。室外熱交換器23は、後述する四方弁22の切り替えによって、冷房運転時は凝縮器として機能し、暖房運転時は蒸発器として機能する。
The
膨張弁24は、図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁である。具体的には、パルスモータに加えられるパルス数によりその開度が調整される。膨張弁24は、暖房運転時は圧縮機21から吐出される冷媒の温度である吐出温度が所定の目標温度となるように、その開度が調整される。また、膨張弁24は、冷房運転時は凝縮器として機能する後述する室内熱交換器31の冷媒出口側における冷媒過冷却度が所定の目標過冷却度となるように、その開度が調整される。
The
室外ファン27は樹脂材で形成されており、室外熱交換器23の近傍に配置されている。室外ファン27は、その中心部がファンモータ27aの図示しない回転軸に接続されている。ファンモータ27aが回転することで室外ファン27が回転する。室外ファン27の回転によって、室外機2の図示しない吸込口から室外機2の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器23において冷媒と熱交換した外気を、室外機2の図示しない吹出口から室外機2外部へ放出する。
The
以上説明した構成の他に、室外機2には各種のセンサが設けられている。図1(A)に示すように、吐出管61には、圧縮機21から吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ71と、圧縮機21から吐出される冷媒の温度(上述した吐出温度)を検出する吐出温度センサ73が設けられている。吸入管66には、圧縮機21に吸入される冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ72と、圧縮機21に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ74が設けられている。
In addition to the configuration described above, the
室外熱交換器23の図示しない冷媒パスの略中間部には、室外熱交換器23の温度である室外熱交温度を検出する熱交温度センサ75が設けられている。そして、室外機2の図示しない吸込口付近には、室外機2の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ76が備えられている。
A heat
また、室外機2には、室外機制御手段200が備えられている。室外機制御手段200は、室外機2の図示しない電装品箱に格納されている制御基板に搭載されている。図1(B)に示すように、室外機制御手段200は、CPU210と、記憶部220と、通信部230と、センサ入力部240を備えている。
In addition, the
記憶部220は、フラッシュメモリで構成されており、室外機2の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機21や室外ファン27等の制御状態等を記憶している。また、図示は省略するが、記憶部220には室内機3から受信する要求能力に応じて圧縮機21の回転数を定めた回転数テーブルが予め記憶されている。
The
通信部230は、室内機3との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部240は、室外機2の各種センサでの検出結果を取り込んでCPU210に出力する。
The
CPU210は、前述した室外機2の各センサでの検出結果を、センサ入力部240を介して取り込む。さらには、CPU210は、室内機3から送信される制御信号を、通信部230を介して取り込む。CPU210は、取り込んだ検出結果や制御信号等に基づいて、圧縮機21や室外ファン27の駆動制御を行う。また、CPU210は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、四方弁22の切り替え制御を行う。さらには、CPU210は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、膨張弁24の開度調整を行う。
The
<室内機の構成>
次に、図1(A)を用いて、室内機3について説明する。室内機3は、室内熱交換器31と、室内ファン32と、液管4の他端が接続された液管接続部33と、ガス管5の他端が接続されたガス管接続部34を備えている。そして、室内ファン32を除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路10の一部をなす室内機冷媒回路10bを形成している。
<Configuration of indoor unit>
Next, the
室内熱交換器31は、冷媒と後述する室内ファン32の回転により室内機3の図示しない吸込口から室内機3の内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものである。室内熱交換器31の一方の冷媒出入口は、液管接続部33と室内機液管67で接続されている。室内熱交換器31の他方の冷媒出入口は、ガス管接続部34と室内機ガス管68で接続されている。室内熱交換器31は、室内機3が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機3が暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。尚、液管接続部33やガス管接続部34では、各冷媒配管が溶接やフレアナット等により接続されている。
The
室内ファン32は樹脂材で形成されており、室内熱交換器31の近傍に配置されている。室内ファン32は、図示しないファンモータによって回転することで、室内機3の図示しない吸込口から室内機3の内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器31において冷媒と熱交換した室内空気を室内機3の図示しない吹出口から室内へ吹き出す。
The
以上説明した構成の他に、室内機3には各種のセンサが設けられている。室内機液管67には、室内熱交換器31に流入あるいは室内熱交換器31から流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ77が設けられている。室内機ガス管68には、室内熱交換器31から流出あるいは室内熱交換器31に流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ78が設けられている。そして、室内機3の図示しない吸込口付近には、室内機3の内部に流入する室内空気の温度、すなわち室温を検出する室温センサ79が備えられている。
In addition to the configuration described above, the
<冷媒回路の動作>
次に、本実施形態における空気調和機1の空調運転時の冷媒回路10における冷媒の流れや各部の動作について、図1(A)を用いて説明する。以下の説明では、まず、室内機3が暖房運転を行う場合について説明し、次に、冷房運転を行う場合について説明する。そして、室外熱交換器23で発生した霜を溶かす熱交除霜運転と、室外ファン27で発生した霜を溶かすファン除霜運転からなる除霜運転を行う場合について説明する。
<Operation of refrigerant circuit>
Next, the flow of the refrigerant in the
<暖房運転>
室内機3が暖房運転を行う場合、CPU210は、図1(A)に示すように四方弁22を実線で示す状態、すなわち、四方弁22のポートaとポートdが連通するよう、また、ポートbとポートcが連通するよう、切り替える。これにより、冷媒回路10において実線矢印で示す方向に冷媒が循環し、室外熱交換器23が蒸発器として機能するとともに、室内熱交換器31が凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。
<Heating operation>
When the
圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、吐出管61を流れて四方弁22に流入し、四方弁22から室外機ガス管64を流れて、閉鎖弁26を介してガス管5に流入する。ガス管5を流れる冷媒は、ガス管接続部34を介して室内機3に流入する。
The high-pressure refrigerant discharged from the
室内機3に流入した冷媒は、室内機ガス管68を流れて室内熱交換器31に流入し、室内ファン32の回転により室内機3の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。このように、室内熱交換器31が凝縮器として機能し、室内熱交換器31で冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機3が設置された室内の暖房が行われる。
The refrigerant flowing into the
室内熱交換器31から流出した冷媒は、室内機液管67を流れ、液管接続部33を介して液管4に流入する。液管4を流れ、閉鎖弁25を介して室外機2に流入した冷媒は、室外機液管63を流れて膨張弁24を通過する際に減圧される。上述したように、暖房運転時の膨張弁24の開度は、圧縮機21の吐出温度が所定の目標温度となるように調整される。
The refrigerant flowing out of the
膨張弁24を通過して室外熱交換器23に流入した冷媒は、室外ファン27の回転により室外機2の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器23から冷媒配管62に流出した冷媒は、四方弁22、吸入管66を流れ、圧縮機21に吸入されて再び圧縮される。
The refrigerant passing through the
<冷房運転>
室内機3が冷房運転あるいは除霜運転を行う場合、CPU210は、図1(A)に示すように四方弁22を破線で示す状態、すなわち、四方弁22のポートaとポートbとが連通するよう、また、ポートcとポートdとが連通するよう、切り替える。これにより、冷媒回路10において破線矢印で示す方向に冷媒が循環し、室外熱交換器23が凝縮器として機能するとともに室内熱交換器31が蒸発器として機能する冷房サイクルとなる。
<Cooling operation>
When the
圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、吐出管61を流れて四方弁22に流入し、四方弁22から冷媒配管62を流れて室外熱交換器23に流入する。室外熱交換器23に流入した冷媒は、室外ファン27の回転により室外機2の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。
The high-pressure refrigerant discharged from the
室外熱交換器23から流出した冷媒は室外機液管63を流れ、膨張弁24を通過する際に減圧される。上述したように、冷房運転時の膨張弁24の開度は、凝縮器として機能する室内熱交換器31の冷媒出口側における冷媒過冷却度が所定の目標過冷却度となるように、調整される。
The refrigerant flowing out of the
膨張弁24を通過した冷媒は、閉鎖弁25を介して液管4に流出する。液管4を流れ、液管接続部33を介して室内機3に流入した冷媒は、室内機液管67を流れて室内熱交換器31に流入する。
The refrigerant that has passed through the
室内熱交換器31に流入した冷媒は、室内ファン32の回転により室内機3の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。このように、室内熱交換器31が蒸発器として機能し、冷房運転の場合は、室内熱交換器31で冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機3が設置された室内の冷房が行われる。
The refrigerant flowing into the
室内熱交換器31から流出した冷媒は、室内機ガス管68を流れ、ガス管接続部34を介してガス管5に流出する。ガス管5を流れる冷媒は、閉鎖弁26を介して室外機2に流入し、室外機ガス管64、四方弁22、吸入管66の順に流れ、圧縮機21に吸入されて再び圧縮される。
The refrigerant flowing out of the
<除霜運転>
除霜運転は、室外熱交換器23に発生した霜を融かす熱交除霜運転と、室外ファン27で発生した霜を融かすファン除霜運転で構成されている。熱交除霜運転では、冷媒回路10が前述した冷房サイクルとされ、室外ファン27を停止させた状態で圧縮機21から吐出される高温の冷媒を室外熱交換器23に流すことで、室外熱交換器23に発生した霜を融かす。また、ファン除霜運転は、後述する所定の条件が成立した場合に、熱交除霜運転に引き続いて行われる運転である。ファン除霜運転では、冷媒回路10が熱交除霜運転と同じ冷房サイクルのままで室外ファン27を駆動するとともに、後述するファン回転数調整制御テーブル300を用いて、圧縮機21と室内ファン32と膨張弁24の各々が制御される。
<Defrosting operation>
The defrosting operation is composed of a heat exchange defrosting operation for melting the frost generated in the
以下の説明では、まずは、ファン除霜運転の終了時期を判断するための熱量の算出及び設定方法について説明する。次に、ファン除霜運転中に室外ファン27の回転数を調整する際に使用するファン回転数調整制御テーブル300について、図2を用いて説明する。そして、除霜運転時に室外機制御手段200のCPU210が行う処理の流れについて、図3を用いて説明する。尚、以下の説明では、ファン除霜運転時の室外ファン27で発生した霜を完全に融かすために必要な熱量の推定値である必要熱量をHt(単位:J)、ファン除霜運転時の室外ファン27が室外熱交換器23から受ける熱量の推定値である受熱量をHn(単位:J)、ファン除霜運転時の室外熱交換器23の温度である室外熱交温度をTc(単位:℃)、ファン除霜運転時の室外熱交換器23の目標温度である目標室外熱交温度をTct(単位:℃)、ファン除霜運転時の圧縮機21の回転数をRc(単位:rps)、ファン除霜運転時の室外ファン27の回転数をRfo(単位:rpm)とする。
In the following description, first, a method of calculating and setting the amount of heat for determining the end time of the fan defrosting operation will be described. Next, a fan rotation number adjustment control table 300 used when adjusting the rotation number of the
<熱量の算出・設定方法について>
ファン除霜運転時、室外熱交換器23で加熱された温かい空気は室外ファン27に当てられて、室外ファン27に発生した霜を融かす。すなわち、室外熱交換器23の持つ熱量が室外ファン27に発生した霜の融解に影響を与える。室外ファン27が室外熱交換器23から受けた熱量である受熱量Hnが、室外ファン27に発生した霜を完全に融かすために必要な熱量である必要熱量Ht以上となれば、室外ファン27に発生した全ての霜が融けたと推定することができる。
<How to calculate and set the amount of heat>
During the fan defrosting operation, the warm air heated by the
必要熱量Htは室外ファン27で発生した霜を完全に融かすために必要な熱量の推定値である。室外ファン27で発生する霜の量は、構造的要因と環境的要因から推定できる。構造的要因として、室外ファン27で発生する霜の量は、室外ファン27の大きさや、室外熱交換器23及び室外機2筐体内の通風抵抗によって異なる。具体的には、室外ファン27の径が大きい程室外ファン27の表面積が大きくなるため、室外ファン27で発生する霜の量は多くなる。また、室外熱交換器23及び室外機2筐体内の通風路(図示しない吸込口と図示しない吹出口を筐体内で接続する通路であって、同通風路内に室外熱交換器23及び室外ファン27が設けられている)通風抵抗が小さい程室外熱交換器23及び室外機筐体内で発生する霜の量が少なくなる。すなわち、外気が筐体外から室外ファン27に至るまでに室外熱交換器23及び室外機筐体内で発生する霜の量が少なくなれば水分を多く含んだ状態のままの空気が室外ファン27に到達しやすくなるため、室外ファン27で発生する霜の量は多くなる。
The required heat amount Ht is an estimated value of the heat amount required to completely melt the frost generated by the
他方、環境的要因として、室外ファン27で発生する霜の量は、ファン除霜運転開始時の外気温度や直前の暖房運転時の除霜運転開始条件によって変動する。具体的には、外気温度が低い程、霜の量は多くなる。除霜運転開始条件とは、具体的な例としては、暖房運転時間(空気調和機1を暖房運転で起動した時点、あるいは、除霜運転から暖房運転に復帰した時点から暖房運転を継続している時間)が30分以上経過した後で、かつ、熱交温度センサ75で検出した室外熱交温度Tcが外気温度センサ76で検出した外気温度よりも5℃以上低い状態が、10分以上継続した場合(以下、「温度条件」とする)と、前回の除霜運転が終了してから所定時間(例:180分)が経過した場合(以下、「時間条件」とする)の二つの条件がある。室外機制御手段200のCPU210は、除霜運転開始条件の「温度条件」または「時間条件」のいずれかが成立すれば除霜運転を開始する。直前の暖房運転時の除霜運転開始条件が「時間条件」の場合は室外熱交温度Tcによらず所定時間が経過すれば成立するため、霜の量が少ない場合も考えられる。したがって、直前の暖房運転時の除霜運転開始条件が「時間条件」の場合は室外ファン27で発生する霜の量が少なく、「温度条件」の場合は霜の量が多くなると推定できる。
On the other hand, as an environmental factor, the amount of frost generated by the
必要熱量Htは、予め試験などを行って求められて、環境的要因に応じた必要熱量Htが定められた図示しないテーブルとして室外機制御手段200の記憶部220に記憶される。また、室外機2の機種の大きさや形状によって構造的要因が異なってくるため、機種毎に予め試験などを行って、その機種の構造的要因に対応させたテーブルが夫々作成されているものとする。
The required heat amount Ht is obtained by conducting a test in advance, and is stored in the
例えば、室外機制御手段200のCPU210が、直前の暖房運転時に外気温度センサ76で検出する外気温度を取り込み、記憶部220に記憶する。また、室外機制御手段200のCPU210は、直前の暖房運転時の除霜運転開始条件成立時に除霜運転開始条件が「温度条件」か「時間条件」のどちらであったかを記憶部220に記憶する。テーブルでは、外気温度が低い程必要熱量Htを大きく設定している。また、除霜運転開始条件が「時間条件」の場合と比べて「温度条件」の場合に必要熱量Htを大きく設定している。これにより、室外ファン27で実際に発生した霜の量に対応した必要熱量Htを設定できる。なお、本実施形態では、図示しないテーブルを用いて前述した構造的要因と環境的要因から必要熱量Htを設定しているが、構造的要因と環境的要因から必要熱量Htを設定する方法であればこの限りでない。例えば、構造的要因に応じた「熱量」が定められたテーブルと環境的要因に応じた「補正値」が定められたテーブルを夫々記憶部220し、当該「熱量」と「補正値」との積で必要熱量Htを推定するようにしても良い。
For example, the
受熱量Hnはファン除霜運転時の室外ファン27が室外熱交換器23から受ける熱量の推定値であり、受熱量Hnは、室外熱交温度Tcと構造的・環境的要因及びファン除霜運転開始時を起点とした室外ファン27の回転数(単位時間当たりの回転数ではなく実際の回転数の積算値)から推定できる。構造的要因として、受熱量Hnは、室外ファン27又は室外熱交換器23の性能や、室外機2筐体構造によって異なる。具体的には、室外ファン27の一回転当たりの風量が大きければ受熱量Hnは高くなる。また、室外熱交換器23の冷媒−空気間の熱交換性能が高ければ受熱量Hnは高くなる。また、室外機2の筐体外から室外熱交換器23を通過しないで室外ファン27に吸い込まれる空気(例えば、室外機2の図示しない底板に設けられた排水用の孔を介して吸い込まれた空気)の量が少なければ受熱量Hnは高くなる。また、室外ファン27と室外熱交換器23の間の距離が短ければ受熱量Hnは高くなる。
The amount of heat received Hn is an estimated value of the amount of heat received from the
他方、環境的要因として、受熱量Hnは、外気温度や室外ファン27の風量によって変動する。具体的には、外気温度が高ければ受熱量Hnは高くなる。また、室外ファン27の回転数(風量)が大きければ受熱量Hnは高くなる。
On the other hand, as an environmental factor, the received heat amount Hn fluctuates depending on the outside air temperature and the air volume of the
受熱量Hnは、予め試験などを行って求められて、室外熱交温度Tcと環境的要因に応じた受熱量Hnが定められた図示しないテーブルとして室外機制御手段200の記憶部220に記憶される。また、室外機2の機種の大きさや形状によって構造的要因が異なってくるため、機種毎に予め試験などを行って、その機種の構造的要因に対応させたテーブルが夫々作成されているものとする。
The amount of heat received Hn is determined in advance by a test or the like, and is stored in the
上記の構造的・環境的要因から室外ファン27の一回転当たりに室外ファン27が受ける熱量を推定し、「一回転当たりに受ける熱量」と「ファン除霜運転開始時を起点とした室外ファン27の回転数」との積でファン除霜運転開始時からの受熱量Hnを推定できる。例えば、室外機制御手段200のCPU210が、ファン除霜運転時に熱交温度センサ75で検出する室外熱交温度Tcと外気温度センサ76で検出する外気温度を取り込み、記憶部220に記憶する。また、室外機制御手段200のCPU210は、ファン除霜運転時に室外ファン27の単位時間当たりの回転数を記憶部220に記憶する。テーブルでは、室外熱交温度Tcが高い程「一回転当たりに受ける熱量」を高く設定している。また、外気温度が高い程「一回転当たりに受ける熱量」を高く設定している。また、室外ファン27の単位時間当たりの回転数が高い程「一回転当たりに受ける熱量」を高く設定している。「一回転当たりに受ける熱量」とファン除霜運転開始時を起点とした室外ファン27の回転数との積を算出することにより、室外ファン27が実際に室外熱交換器23から受ける熱量に対応した受熱量Hnを設定できる。なお、本実施形態では、図示しないテーブルを用いて室外熱交温度Tcと前述した構造的・環境的要因から室外ファン27の一回転当たりに室外ファン27が受ける熱量を推定し、「一回転当たりに受ける熱量」と「ファン除霜運転開始時を起点とした室外ファン27の回転数」との積で受熱量Hnを設定しているが、室外熱交温度Tcと構造的・環境的要因及びファン除霜運転開始時を起点とした室外ファン27の回転数(若しくは風量)から受熱量Hnを設定する方法であればこの限りでない。例えば、室外熱交温度Tcと霜の融解温度(0℃)との差を求め、構造的・環境的要因に応じた「補正値」が定められたテーブルを記憶部220し、「差」と「補正値」と「ファン除霜運転開始時を起点とした室外ファン27の回転数」との積で必要熱量Htを推定するようにしても良い。
The amount of heat received by the
<ファン回転数調整制御テーブル300について>
図2に示すファン回転数調整制御テーブル300は、予め試験などを行って定められるものであり、温度差ΔTcに応じて、室外ファン回転数加減算値ΔRfo、および、圧縮機回転数加算値ΔRcがそれぞれ定められて、室外機制御手段200の記憶部220に記憶されているものである。
<About the fan rotational speed adjustment control table 300>
The fan rotation number adjustment control table 300 shown in FIG. 2 is determined in advance by a test or the like, and the outdoor fan rotation number addition / subtraction value ΔRfo and the compressor rotation number addition value ΔRc are determined according to the temperature difference ΔTc. They are respectively determined and stored in the
ファン回転数調整制御テーブル300における温度差ΔTcは、目標室外熱交温度Tctから室外熱交温度Tcを減じて算出される。目標室外熱交温度Tctは、室外機制御手段200の記憶部220から読み出され、室外熱交温度Tcは熱交温度センサ75で検出したものをCPU210が取り込む。
The temperature difference ΔTc in the fan rotational speed adjustment control table 300 is calculated by subtracting the outdoor heat exchange temperature Tc from the target outdoor heat exchange temperature Tct. The target outdoor heat exchange temperature Tct is read out from the
ファン除霜運転中、室外熱交温度Tcが目標室外熱交温度Tctから離れていれば、室外熱交温度Tcを目標室外熱交温度Tctに近づけるように室外ファン27及び圧縮機21を制御することで、ファン除霜運転時間を短縮できる。そこで、ファン回転数調整制御テーブル300では、温度差ΔTcを5つの範囲(目標室外熱交温度Tctに比べて室外熱交温度Tcが低い範囲から順に、+10<ΔTc、+5<ΔTc≦+10、−5<ΔTc≦+5、−10<ΔTc≦−5、ΔTc≦−10)に分けている。すなわち、ファン回転数調整制御テーブル300では、室外熱交温度Tcが目標室外熱交温度Tctを大きく下回っているとき(+10<ΔTc)、室外熱交温度Tcを上昇させるために室外ファン回転数加減算値ΔRfo(−20rpm)を加えた室外ファン回転数Rfoは低下し、圧縮機回転数加算値ΔRc(+20rps)を加えた圧縮機回転数Rcは上昇する。すなわち、室外ファン27の回転数を低下させることで、室外熱交換器23を通過する空気の量が低下するため、室外熱交換器23での冷媒と空気との熱交換量が減ることで室外熱交温度Tcが上昇する。更に、圧縮機21の回転数を上昇させることで凝縮圧力が上昇するため、室外熱交温度Tcが上昇する。また、室外熱交温度Tcが目標室外熱交温度Tctを大きく上回っているとき(ΔTc≦−10)、室外熱交温度Tcが多少下がっても室外熱交換器23から室外ファン27へ伝える熱量を増やしたいので、室外ファン回転数加減算値ΔRfo(+20rpm)を加えた室外ファン回転数Rfoは上昇する。
If the outdoor heat exchange temperature Tc is apart from the target outdoor heat exchange temperature Tct during the fan defrosting operation, the
以上説明したように、ファン回転数調整制御テーブル300では、室外ファン回転数加減算値ΔRfo各値は、温度差ΔTcが正の値で大きくなる程大きい減算値が設定される。また、温度差ΔTcが負の値で小さくなる程大きい加算値が設定される。圧縮機回転数加算値ΔRc各値は、温度差ΔTcが正の値で大きくなる程大きい加算値が設定される。これにより、室外熱交温度Tcが目標室外熱交温度Tctに近づくように室外ファン27及び圧縮機21が制御されるので、ファン除霜運転時間を短縮できる。
As described above, in the fan rotation number adjustment control table 300, the outdoor fan rotation number addition / subtraction value ΔRfo is set to a large subtraction value as the temperature difference ΔTc becomes a positive value. Further, a larger added value is set as the temperature difference ΔTc becomes smaller at a negative value. Each value of the compressor rotation speed addition value ΔRc is set to be a larger addition value as the temperature difference ΔTc becomes a positive value. Thus, the
<除霜運転時の処理の流れ>
次に、図3に示すフローチャートを用いて、除霜運転、つまり、熱交除霜運転およびファン除霜制御テーブル300を用いたファン除霜運転を行う際に、室外機制御手段200のCPU210が実行する処理について説明する。尚、上記各除霜運転を行う際の冷媒回路100における冷媒の流れは前述した冷房運転時と同じであるため、詳細な説明を省略する。
<Flow of processing during defrosting operation>
Next, the
図3に示すフローチャートは、CPU210が除霜運転を行う際の処理の流れを示すものであり、STはステップを表しこれに続く番号はステップ番号を表している。尚、図3では、本発明に関わる処理を中心に説明しており、これ以外の処理、例えば、使用者の指示した設定温度や風量等の運転条件に対応した冷媒回路100の制御といった、空気調和機1に関わる一般的な処理については説明を省略している。
The flowchart shown in FIG. 3 shows the flow of processing when the
CPU210は、暖房運転を行っているときに、除霜運転開始条件が成立しているか否かを判断する(ST101)。ここで、除霜運転開始条件とは、予め試験等を行って定められたものであり、室外熱交換器23での着霜量が暖房能力に支障をきたすレベルであることを示すものである。除霜運転開始条件の具体的な例としては、前述したように、「温度条件」と「時間条件」がある。
When performing the heating operation, the
除霜運転開始条件が成立していない場合は(ST101−No)、CPU210は、現在行っている暖房運転を継続する(ST102)。除霜運転開始条件が成立した場合は(ST101−Yes)、CPU210は、熱交除霜運転を実行する(ST103)。熱交除霜運転では、CPU210は、圧縮機21および室外ファン27を停止し、四方弁22を切り替えて、冷媒回路100を冷房運転時の状態とした後、圧縮機21を所定回転数で起動して室外熱交換器23の除霜を行う。熱交除霜運転を行っているときは、室外ファン27および室内ファン32は停止している。これにより、圧縮機21から吐出されて室外熱交換器23に流入した冷媒は、室外熱交換器23に発生した霜を融かす。尚、熱交除霜運転を行うときの圧縮機21の所定回転数は、できる限り高い回転数(例えば、90rps)であることが望ましい。
If the defrosting operation start condition is not satisfied (ST101-No), the
次に、CPU210は、熱交除霜運転終了条件が成立したか否かを判断する(ST104)。ここで、熱交除霜運転終了条件とは、予め試験等を行って定められたものであり、室外熱交換器23で発生した霜が融解したと考えられる条件である。熱交除霜運転終了条件の具体的な例としては、熱交温度センサ75で検出した室外熱交換器23から流出する冷媒温度が10℃以上となったか否か、や、室外熱交除霜運転を開始してから所定時間(例:10分)が経過したか否か等である。
Next, the
熱交除霜運転終了条件が成立していなければ(ST104−No)、CPU210は、ST103に処理を戻し熱交除霜運転を継続する。熱交除霜運転終了条件が成立していれば(ST104−Yes)、CPU210は、ファン除霜運転開始条件が成立しているか否かを判断する(ST105)。ここで、ファン除霜運転開始条件とは、予め試験等を行って定められたものであり、室外ファン27で発生している霜の量が、室外ファン27の駆動に支障をきたすレベルであることを示すものである。ファン除霜運転開始条件の具体的な例としては、熱交除霜運転終了時に外気温度センサ76で検出した外気温度が−10℃以上かつ5℃以下の場合、等である。ファン除霜運転開始条件が成立していなければ(ST105−No)、つまり、室外ファン27で発生している霜の量が、室外ファン27の駆動に支障のないレベルであれば、CPU210は、ST112に処理を進める。
If the heat exchange defrosting operation end condition is not satisfied (ST104-No), the
ファン除霜運転開始条件が成立した場合は(ST105−Yes)、つまり、室外ファン27で発生している霜の量が、室外ファン27の駆動に支障のあるレベルであれば、CPU210は、室外ファン27を所定回転数Rfopで駆動して(ST106)、ファン除霜運転を開始する。ここで、所定回転数Rfopは、予め記憶部220に記憶されているものである。所定回転数Rfopに高い回転数を設定すると室内熱交換器23で空気と冷媒の熱交換が促進されて室外熱交温度Tcが下がってしまうため、ファン除霜運転で室外ファン27で発生した霜が溶けることが判明している低回転数にすることが望ましい。尚、所定回転数Rfopは例えば、室外ファン27の使用範囲の下限回転数(例えば、200rpm)である。
If the fan defrosting operation start condition is satisfied (ST105-Yes), that is, if the amount of frost generated by the
次に、CPU210は、必要熱量Htを設定する(ST107)。前述したように、CPU210は、室外機制御手段200の記憶部220に記憶され、環境的要因に応じた必要熱量Htが定められた図示しないテーブルを用いて設定される。次に、CPU210は、受熱量Hnを算出する(ST108)。前述したように、CPU210は、室外機制御手段200の記憶部220に記憶され、環境的要因に応じた受熱量Hnが定められた図示しないテーブルを用いて設定される。
Next, the
次に、CPU210は、ST108で算出した受熱量Hnが必要熱量Ht以上であるか否かを判断する(ST109)。受熱量Hnが必要熱量Ht以上でなければ(ST109−No)、つまり、ファン除霜運転を行ってもまだ室外ファン27で発生した霜が溶けきっていないと推定される場合は、CPU210は、ファン除霜運転を継続して、記憶部220に記憶しているファン回転数調整制御テーブル300を用いて、圧縮機21、室外ファン27を制御する(ST110)。具体的には、CPU210は、室外機制御手段200の記憶部220から目標室外熱交温度Tctを読み出し、熱交温度センサ75で検出した室外熱交温度Tcを取り込み、目標室外熱交温度Tctと室外熱交温度Tcの温度差である温度差ΔTcに応じた圧縮機回転数Rcをファン回転数調整制御テーブル300から抽出し、抽出した圧縮機回転数Rcで圧縮機21を駆動する。また、CPU210は、温度差ΔTcに応じた室外ファン回転数Rfoをファン回転数調整制御テーブル300から抽出し、抽出した室外ファン回転数Rfoで室外ファン27を駆動する。その後、所定時間経過を待ってから(ST111)、ST108に処理を戻して、再度「一回転当たりに受ける熱量」とファン除霜運転開始時を起点とした室外ファン27の回転数との積から受熱量Hnを算出する。所定時間は制御間隔であり、例えば1分である。尚、所定時間経過を待っている間もファン除霜運転開始時を起点とした室外ファン27の回転数は増加しているので、ST111で所定時間が経過した後にST108で再度算出された受熱量Hnは、前回算出された受熱量よりも大きい値になる。
Next, the
受熱量Hnが必要熱量Ht以上であれば(ST109−Yes)、つまり、ファン除霜運転を行ったことで、室外ファン27で発生した霜が溶けて室外ファン27の駆動に支障がなくなったと推定される場合は、CPU210は、暖房運転を再開する(ST112)。ここで、運転再開にあたって、CPU210は、圧縮機21および室外ファン27を停止し、四方弁22を切り替えて、冷媒回路100を暖房運転時の状態にする。
If the received heat amount Hn is equal to or more than the required heat amount Ht (ST109-Yes), that is, it is estimated that the frost generated in the
以上説明したように、本実施形態の空気調和機1では、ファン除霜運転の運転時間を室外ファン27の受熱量Hnが必要熱量Ht以上になるまでとしたので、ファン除霜運転の運転時間に室外ファン27で発生した霜を完全に融かすために必要最低限の時間を設定することができるので、ファン除霜運転時間を最適な長さにすることができる。
As described above, in the
1 空気調和機
2 室外機
3 室内機
21 圧縮機
23 室外熱交換器
24 膨張弁
27 室外ファン
27a ファンモータ
31 室内熱交換器
32 室内ファン
100 冷媒回路
200 室外機制御手段
210 CPU
220 記憶部
300 ファン回転数調整制御テーブル
Hn 受熱量
Ht 必要熱量
Rc 圧縮機回転数
ΔRc 圧縮機回転数加算値
Rfo 室外ファン回転数
ΔRfo 室外ファン回転数加減算値
Tc 室外熱交温度
Tct 目標室外熱交温度
ΔTc 目標室外熱交温度
1
220 storage unit 300 fan rotational speed adjustment control table Hn heat receiving amount Ht necessary heat amount Rc compressor rotational speed ΔRc compressor rotational speed additional value Rfo outdoor fan rotational speed ΔRfo outdoor fan rotational speed addition / subtraction value Tc outdoor heat exchange temperature Tct target outdoor heat exchange Temperature ΔTc Target outdoor heat exchange temperature
Claims (2)
前記冷媒回路に備えられ、前記圧縮機から吐出された冷媒の流れる方向を切り替える流路切替手段と、
前記室外熱交換器に送風する室外ファンと、
外気温度を検出する外気温度検出手段を有し、
前記暖房運転時に、前記室外ファンを停止させるとともに、前記流路切替手段を切り替えて前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室外熱交換器に向かわせる熱交除霜運転と、前記熱交除霜運転が終了した後に、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室外熱交換器に向かわせたまま、前記室外ファンを駆動して同室外ファンを除霜するファン除霜運転を行う制御手段と、
を有する空気調和機であって、
前記制御手段は、
前記ファン除霜運転中、前記室外熱交換器から前記室外ファンに与えられた熱量の推定値である受熱量が、前記室外ファンで発生した霜を融かすために必要な熱量の推定値である必要熱量以上となったら前記ファン除霜運転を終了する、
ことを特徴とする空気調和機。 A refrigerant circuit in which a refrigerant circulates in the order of a compressor, an indoor heat exchanger, an expansion valve, and an outdoor heat exchanger during heating operation;
Flow path switching means provided in the refrigerant circuit to switch the flow direction of the refrigerant discharged from the compressor;
An outdoor fan for blowing air to the outdoor heat exchanger;
It has an outside air temperature detection means for detecting the outside air temperature,
Heat exchange defrosting operation for stopping the outdoor fan at the time of the heating operation and switching the flow path switching means to direct refrigerant discharged from the compressor to the outdoor heat exchanger, and the heat exchange defrosting A control means for performing a fan defrosting operation for driving the outdoor fan and defrosting the outdoor fan while the refrigerant discharged from the compressor is directed to the outdoor heat exchanger after the operation is completed;
An air conditioner having
The control means
During the fan defrosting operation, the amount of heat received, which is an estimated value of the amount of heat given from the outdoor heat exchanger to the outdoor fan, is an estimated value of the amount of heat necessary to melt the frost generated by the outdoor fan. The fan defrosting operation is ended when the required heat quantity is exceeded,
An air conditioner characterized by
前記制御手段は、
ファン除霜運転中、前記室外熱交温度が目標室外熱交温度に近づくように、前記圧縮機及び前記室外ファンのうち少なくとも一つを制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 It has outdoor heat exchange temperature detection means which detects the outdoor heat exchange temperature which is the temperature of the said outdoor heat exchanger,
The control means
The air conditioning according to claim 1, wherein at least one of the compressor and the outdoor fan is controlled such that the outdoor heat exchange temperature approaches a target outdoor heat exchange temperature during a fan defrosting operation. Machine.
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