JP2020139658A - 空気調和装置 - Google Patents

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【課題】サーモオフとなっている室内機で正確に室内温度を検出できる空気調和装置を提供する。【解決手段】CPU510aは、熱交温度センサ62aで検出した熱交温度Tcを取り込み、取り込んだ熱交温度Tcから記憶している室内温度Tiを減じた温度差の値が所定の範囲内の値となったか否かを判断する。熱交温度Tcと室内温度Tiの温度差の値が所定の範囲内の値でなければ、CPU510aは、熱交温度Tcと室内温度Tiの温度差の値が所定の範囲内の値となるように、室内膨張弁53aの開度を調整する。熱交温度Tcと室内温度Tiの温度差の値が所定の範囲内の値であれば、CPU510aは、室内ファンを停止させてタイマー計測を開始してから所定時間tpが経過したか否かを判断し、所定時間tpが経過すれば、CPU510aは、室内ファン56aを駆動して室内温度Tiを取り込む。【選択図】図3

Description

本発明は、空気調和装置に関わり、特にサーモオフとなっている室内機での室内温度の検出に関する。
空気調和装置が冷房運転や暖房運転を行っているとき、サーモオフとなっている室内機では室内ファンを間欠運転し、室内ファンの運転中に室内温度を検出している(例えば、特許文献1を参照)。室内温度は、室内機の吸込口の近傍に配置された室内温度センサで検出される。
特開2003−287258号公報
1台の室外機に複数台の室内機が接続される多室型の空気調和装置の場合は、全ての室内機がサーモオフとならない限りは圧縮機が運転し続ける。このため、暖房運転時にサーモオフとなっている室内機にも冷媒が流入する。そこで、暖房運転時にサーモオフとなっている室内機では、当該室内機に対応する膨張弁がわずかに開いた状態とされる。これにより、サーモオフとなっている室内機から冷媒が流出するので、当該室内機に冷媒が滞留しない。しかし、サーモオフとなっている室内機の室内熱交換器が当該室内熱交換器を流れる冷媒で暖められて、室内熱交換器の近傍に配置される室内温度センサの検出値に影響を及ぼす恐れがあった。
本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、サーモオフとなっている室内機で正確に室内温度を検出できる空気調和装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、室外機と、第1室内熱交換器と第2室内熱交換器と室内膨張弁と室内ファンと室内温度を検出する室内温度センサと第2室内熱交換器の熱交温度を検出する熱交温度センサを有する複数台の室内機と、室内膨張弁の開度調整を行う制御手段とを有する。暖房運転時は、室外機から各室内機に流入した冷媒が、第1室内熱交換器、室内膨張弁、第2室内熱交換器の順で流れるように、第1室内熱交換器と第2室内熱交換器と室内膨張弁とが配置され、また、室内温度センサが第2室内熱交換器の近傍に配置される。そして、制御手段は、複数台の室内機のうち少なくとも1台がサーモオフとなったとき、熱交温度センサで検出した熱交温度から室内温度センサで検出した室内温度を減じた温度差の値が、予め定められた所定の範囲内の値となるように、室内膨張弁の開度を調整し、温度差の値が前記所定値の範囲内の値となった後に、室内ファンを駆動して室内温度センサで室内温度を検出する。
上記のような本発明の空気調和装置では、サーモオフとなっている室内機で正確に室内温度を検出できる。
本発明の実施形態における空気調和装置の説明図であり、(A)は冷媒回路図、(B)は室内機制御手段のブロック図である。 本発明の実施形態における、暖房サイクル時のモリエル線図である。 本発明の実施形態における、暖房運転時にサーモオフとなっている室内機で室内温度を検出する際の処理を示すフローチャートである。
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、1台の室外機に3台の室内機が冷媒配管で並列に接続され、全ての室内機で同時に冷房運転あるいは暖房運転が行える空気調和装置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。
<空気調和装置の構成>
図1(A)に示すように、本実施形態における空気調和装置1は、3個の液側閉鎖弁27a〜27cと3個のガス側閉鎖弁28a〜28cを有する1台の室外機2と、各々がガス管接続部54a〜54cおよび液管接続部55a〜55cを有する3台の室内機5a〜5cを有する。
室内機5aのガス管接続部54aと室外機2のガス側閉鎖弁28aとがガス管9aで接続されている。また、室内機5bのガス管接続部54bと室外機2のガス側閉鎖弁28bとがガス管9bで接続されている。そして、室内機5cのガス管接続部54cと室外機2のガス側閉鎖弁28cとがガス管9cで接続されている。
室内機5aの液管接続部55aと室外機2の液側閉鎖弁27aとが液管8aで接続されている。また、室内機5bの液管接続部55bと室外機2の液側閉鎖弁27bとが液管8bで接続されている。そして、室内機5cの液管接続部55cと室外機2の液側閉鎖弁27cとが液管8cで接続されている。
以上のように、室外機2に室内機5a〜5cが液管8a〜8cおよびガス管9a〜9cでそれぞれ接続されて、空気調和装置1の冷媒回路10が形成されている。
<室外機の構成>
室外機2は、圧縮機21と、四方弁22と、室外熱交換器23と、3個の室外膨張弁24a〜24cと、アキュムレータ25と、室外ファン26と、上述した3個の液側閉鎖弁27a〜27cおよび3個のガス側閉鎖弁28a〜28cとを備えている。そして、室外ファン26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の一部をなす室外機冷媒回路20を構成している。
圧縮機21は、インバータにより回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで運転能力を可変できる能力可変型圧縮機である。圧縮機21の冷媒吐出口と四方弁22のポートaとが吐出管41で接続されている。また、圧縮機21の冷媒吸入口とアキュムレータ25の冷媒流出口とが吸入管42で接続されている。
四方弁22は、冷媒回路10における冷媒の流れる方向を切り換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。上述したように、ポートaと圧縮機21の冷媒吐出口とが吐出管41で接続されている。ポートbと室外熱交換器23の一方の冷媒出入口とが冷媒配管43で接続されている。ポートcとアキュムレータ25の冷媒流入口とが冷媒配管46で接続されている。そして、ポートdには室外機ガス管45の一端が接続されている。
室外機ガス管45の他端には、3本の室外機ガス分管45a〜45cの各々の一端が接続されている。室外機ガス分管45aの他端はガス側閉鎖弁28aに接続されている。室外機ガス分管45bの他端はガス側閉鎖弁28bに接続されている。室外機ガス分管45cの他端はガス側閉鎖弁28cに接続されている。
室外熱交換器23は、室外ファン26の回転により図示しない吸込口から室外機2の内部に取り込まれた外気と、室外熱交換器23を流れる冷媒とを熱交換させる。上述したように、室外熱交換器23の一方の冷媒出入口と四方弁22のポートbとが冷媒配管43で接続されている。また、室外熱交換器23の他方の冷媒出入口には室外機液管44の一端が接続されている。室外熱交換器23は、冷媒回路10が冷房サイクルとなる場合は凝縮器として機能し、冷媒回路10が暖房サイクルとなる場合は蒸発器として機能する。
室外機液管44の他端には、3本の室外機液分管44a〜44cの各々の一端が接続されている。室外機液分管44aの他端は液側閉鎖弁27aに接続されている。室外機液分管44bの他端は液側閉鎖弁27bに接続されている。室外機液分管44cの他端は液側閉鎖弁27cに接続されている。
3個の室外膨張弁24a〜24cは、各々が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り、パルスモータに与えられるパルス数によって開度が調整される。室外膨張弁24aは室外機液分管44aに設けられる。室外膨張弁24bは室外機液分管44bに設けられる。室外膨張弁24cは室外機液分管44cに設けられる。室外膨張弁24a〜24cの各開度は、室内機5a〜5cで要求される暖房能力や冷房能力に応じてそれぞれ調整される。
アキュムレータ25は、上述したように、冷媒流入口と四方弁22のポートcとが冷媒配管46で接続され、冷媒流出口と圧縮機21の冷媒吸入口とが吸入管42で接続されている。アキュムレータ25は、流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離し、ガス冷媒のみを吸入管42を介して圧縮機21に吸入させる。
室外ファン26は、室外熱交換器23の近傍に配置される樹脂材で形成されたプロペラファンである。室外ファン26が図示しないファンモータによって回転することで、室外機2に設けられた図示しない吸込口から室外機2の内部に外気を取り込み、室外熱交換器23を流れる冷媒と熱交換した外気を室外機2に設けられた図示しない吹出口から室外機2の外部へ放出する。
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41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31と、圧縮機21から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ33が設けられている。
冷媒配管46におけるアキュムレータ25の冷媒流入口の近傍には、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32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34が設けられている。
室外熱交換器23の図示しない伝熱管の略中間部には、室外熱交換器23の温度である室外熱交温度を検出する室外熱交温度センサ35が設けられている。また、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38が設けられている。
室外機液分管44aにおける室外膨張弁24aと液側閉鎖弁27aの間には、室外機液分管44aを流れる冷媒の温度を検出する液側温度センサ36aが設けられている。室外機液分管44bにおける室外膨張弁24bと液側閉鎖弁27bの間には、室外機液分管44bを流れる冷媒の温度を検出する液側温度センサ36bが設けられている。室外機液分管44cにおける室外膨張弁24cと液側閉鎖弁27cの間には、室外機液分管44cを流れる冷媒の温度を検出する液側温度センサ36cが設けられている。
室外機ガス分管45aには、室外機ガス分管45aを流れる冷媒の温度を検出するガス側温度センサ37aが設けられている。室外機ガス分管45bには、室外機ガス分管45bを流れる冷媒の温度を検出するガス側温度センサ37bが設けられている。室外機ガス分管45cには、室外機ガス分管45cを流れる冷媒の温度を検出するガス側温度センサ37cが設けられている。
<各室内機の構成>
次に、室内機5a〜5cについて説明する。室内機5a〜5cは、第1室内熱交換器51a〜51cと、第2室内熱交換器52a〜52cと、室内膨張弁53a〜53cと、前述したガス管接続部54a〜54cおよび液管接続部55a〜55cと、室内ファン56a〜56cと、室内機制御手段500a〜500cを備えている。そして、室内ファン56a〜56cと室内機制御手段500a〜500cを除くこれら各構成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50a〜50cを構成している。
尚、室内機5a〜5cは全て同じ構成を有するため、以下の説明では室内機5aについてのみ各構成の説明を行い、室内機5b、5cの各構成については説明を省略する。尚、図1(A)では、室内機5aの各構成装置に付与した各番号の末尾をaからbあるいはcにそれぞれ変更したものが、室内機5aの各構成装置と対応する室内機5b、5cの各構成装置となる。
第1室内熱交換器51aと第2室内熱交換器52aは、冷媒と、室内ファン56aの回転により室内機5aの図示しない吸込口から室内機5aの内部に取り込まれた室内空気を熱交換させる。第1室内熱交換器51aの一方の冷媒出入口がガス管接続部54aと室内機ガス管71aで接続されている。第2室内熱交換器52aの一方の冷媒出入口が液管接続部55aと室内機液管73aで接続されている。そして、第1室内熱交換器51aの他方の冷媒出入口と第2室内熱交換器52aの他方の冷媒出入口とが冷媒配管72aで接続されている。第1室内熱交換器51aは、冷媒回路10が冷房サイクルとなる場合は蒸発器として機能(冷房運転もしくは除湿運転時)あるいは凝縮器として機能(再熱除湿運転時)し、冷媒回路10が暖房サイクルとなる場合は凝縮器として機能する。第2室内熱交換器52aは、冷媒回路10が冷房サイクルとなる場合は蒸発器として機能し、冷媒回路10が暖房サイクルとなる場合は凝縮器として機能する。
室内膨張弁53aは、例えば電子膨張弁である。室内膨張弁53aは、冷媒配管72aに設けられており、空気調和装置1が暖房運転、冷房運転、および除湿運転を行う場合は、その開度が全開とされる。また、室内膨張弁53aは、空気調和装置1が再熱除湿運転を行う場合は、その開度が全開より小さい(例えば、全開状態の半分以下の)所定の開度とされる。
以上説明した各装置の他に、室内機5aには以下に記載する3つのセンサが設けられている。冷媒配管72aにおける第1室内熱交換器51aと室内膨張弁53aの間には、第1室内熱交換器51aから流出する冷媒(暖房運転時)の温度、あるいは、第1室内熱交換器51aに流入する冷媒(冷房運転時/除湿運転時/再熱除湿運転時)の温度を検出する冷媒温度センサ61aが設けられている。第2熱交換部52aの図示しない伝熱管の略中間部には、第2熱交換部52aの温度(以降、熱交温度と記載する)を検出する熱交温度センサ62aが設けられている。第2熱交換部52aの近傍、より具体的には、第2熱交換部52aの温度の影響が及ぶ範囲の領域には、吸込口3から室内機5aの内部に吸い込む空気の温度、すなわち室内温度を検出する室内温度センサ63aが設けられている。
室内機制御手段500aは、室内機5aに設けられる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、室内機制御手段500aは、CPU510aと、記憶部520aと、通信部530aと、センサ入力部540aを備えている。
記憶部520aは、例えばフラッシュメモリで構成されており、室内機5a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、室内ファン56aの制御状態などを記憶している。通信部530aは、室外機2や使用者が操作する図示しないリモコンとの通信を行うためのインターフェイスである。センサ入力部540aは、室内機5aの冷媒温度センサ61a、熱交温度センサ62a、および、室内温度センサ63aでの各検出結果を取り込んでCPU510aに出力する。
CPU510aは、前述した室内機5aの上述した各センサでの検出結果を、センサ入力部540aを介して取り込む。また、CPU510aは、使用者が操作する図示しないリモコンから送信される、運転モード(冷房運転/除湿運転/再熱除湿運転/暖房運転)や風量等を含む運転情報信号を、通信部530aを介して取り込む。CPU510aは、取り込んだ検出結果や運転情報信号に基づいて、室内膨張弁53aの開度調整や室内ファン56aの駆動制御などを行う。
<冷媒回路の動作>
次に、本実施形態における空気調和装置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。尚、以下の説明では、空気調和装置1が暖房運転を行う場合について説明し、冷房運転、除湿運転、および、再熱除湿を行う場合については詳細な説明を省略する。また、図1(A)における矢印は、暖房運転時の冷媒の流れを示している。
空気調和装置1が暖房運転を行う場合、四方弁22が図1(A)に破線で示す状態、すなわち、四方弁22のポートaとポートdが連通するように、また、ポートbとポートcが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路10が図1(A)に矢印で示す方向に冷媒が流れる状態となり、室外熱交換器23が蒸発器として機能するとともに、第1室内熱交換器51a〜51cおよび第2室内熱交換器52a〜52cの各々がともに凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。
上記のような冷媒回路10の状態で圧縮機21が起動すると、圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は吐出管41から四方弁22に流入し、四方弁22から室外機ガス管45を流れて室外機ガス分管45a〜45cに分流する。室外機ガス分管45a〜45cに分流した冷媒は、ガス側閉鎖弁28a〜28cを介してガス管9a〜9cに流入する。
ガス管9aを流れる冷媒は、室内機5aのガス管接続部54aを介して室内機5aに流入する。室内機5aに流入した冷媒は、室内機ガス管71aを流れて第1室内熱交換器51aに流入し、室内ファン56aの回転により室内機5a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。第1熱交換器51aから冷媒配管72aに流出した冷媒は、開度が全開とされている室内膨張弁53aを通過して第2室内熱交換器52aに流入する。第2室内熱交換器52aに流入した冷媒は、室内ファン56aの回転により室内機5a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。
ガス管9bを流れる冷媒は、室内機5bのガス管接続部54bを介して室内機5bに流入する。室内機5bに流入した冷媒は、室内機ガス管71bを流れて第1室内熱交換器51bに流入し、室内ファン56bの回転により室内機5b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。第1熱交換器51bから冷媒配管72bに流出した冷媒は、開度が全開とされている室内膨張弁53bを通過して第2室内熱交換器52bに流入する。第2室内熱交換器52bに流入した冷媒は、室内ファン56bの回転により室内機5b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。
ガス管9cを流れる冷媒は、室内機5cのガス管接続部54cを介して室内機5cに流入する。室内機5cに流入した冷媒は、室内機ガス管71cを流れて第1室内熱交換器51cに流入し、室内ファン56cの回転により室内機5c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。第1熱交換器51cから冷媒配管72cに流出した冷媒は、開度が全開とされている室内膨張弁53cを通過して第2室内熱交換器52cに流入する。第2室内熱交換器52cに流入した冷媒は、室内ファン56cの回転により室内機5c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、第1室内熱交換器51a〜51cと第2室内熱交換器52a〜52cの各々がともに凝縮器として機能し、第1室内熱交換器51a〜51cと第2室内熱交換器52a〜52cで冷媒と熱交換を行った室内空気が、図示しない室内機5a〜5cの吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機5a〜5cが設置された部屋の暖房が行われる。
第2室内熱交換器52aから室内機液管73aに流出した冷媒は、液管接続部55aを介して液管8aに流出する。液管8aを流れる冷媒は、液側閉鎖弁27aを介して室外機2に流入し、液側閉鎖弁27aから室外機液分管44aに流入する。第2室内熱交換器52bから室内機液管73bに流出した冷媒は、液管接続部55bを介して液管8bに流出する。液管8bを流れる冷媒は、液側閉鎖弁27bを介して室外機2に流入し、液側閉鎖弁27bから室外機液分管44bに流入する。第2室内熱交換器52cから室内機液管73cに流出した冷媒は、液管接続部55cを介して液管8cに流出する。液管8cを流れる冷媒は、液側閉鎖弁27cを介して室外機2に流入し、液側閉鎖弁27cから室外機液分管44cに流入する。
室外機液分管44a〜44cを流れる冷媒は、室外膨張弁24a〜24cによりそれぞれ減圧されて室外機液管44で合流する。室外機液管44で合流した冷媒は、室外機液管44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26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43に流出した冷媒は、四方弁22、冷媒配管46、アキュムレータ25、吸入管42の順に流れ、圧縮機21に吸入されて再び圧縮される。
尚、空気調和装置1が冷房運転、除湿運転、および、再熱除湿運転を行う場合は、四方弁22が破線で示す状態、すなわち、四方弁22のポートaとポートbが連通するよう、また、ポートcとポートdが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路10は冷房サイクルとなる。このとき、第1室内熱交換器51a〜51cは、冷房運転時と除湿運転時は蒸発器として機能し、再熱除湿運転時は凝縮器として機能する。また、第2室内熱交換器52a〜52cは冷房運転時、除湿運転時、あるいは、再熱除湿運転時に関わらず蒸発器として機能する。そして、室外熱交換器23は、冷房運転時、除湿運転時、あるいは、再熱除湿運転時に関わらず凝縮器として機能する。また、再熱除湿運転時は、凝縮器として機能する第1室内熱交換器51a〜51cで暖められた空気が室内機5a〜5cから吹き出されるとともに、蒸発器として機能する第2室内熱交換器52a〜52cで除湿された空気が室内機5a〜5cから吹き出される。これにより、室内温度を低下させることなく室内の湿度を下げることができる。
<サーモオフとなっている室内機での室内温度検出について>
次に、図1および図2を用いて、本実施形態の空気調和装置1の暖房運転中にサーモオフとなっている室内機での、室内温度検出方法について説明する。なお、以下の説明では、熱交温度センサ62a〜62cの各々で検出する熱交温度をTc(単位:℃)、室内温度センサ63a〜63cの各々で検出する室内温度をTi(単位:℃)、室内機5a〜5cの各利用者が設定する室内温度Tiの目標温度である設定温度をTd(単位:℃)とする。
空気調和装置1が暖房運転を行っているとき、室内機5a〜5cの室内機制御手段500a〜500cのCPU510a〜510cは、定期的(例えば、30秒毎)に室内温度センサ63a〜63cで検出された室内温度Tiを、センサ入力部540a〜540cを介して取り込む。CPU510a〜510cは、取り込んだ室内温度Tiから設定温度Tdを減じて求める温度差に基づいて求められた暖房要求能力を、通信部530a〜530cを介して室外機2に送信する。室外機2では、受信した室内機5a〜5cの各々の暖房要求能力に基づいて、圧縮機21の回転数を制御する。
そして、CPU510a〜510cは、上記室内温度Tiが設定温度Tdより高い温度となり、その温度差の値が所定値、例えば1.0℃以上となれば、つまり、室内温度Tiが設定温度Tdより1.0℃以上高くなれば、室内機5a〜5cをサーモオフとする。このとき、サーモオフとなった室内機5a〜5cの室内ファン56a〜56cは停止されるとともに、室内機5a〜5cに対応する室外膨張弁53a〜53cの開度は微開とされる。
本実施形態の空気調和装置1のように、室外機2に複数台(本実施形態では3台)の室内機5a〜5cが接続されているものでは、室内機5a〜5cが全てサーモオフとならない限り、圧縮機21は運転し続ける。つまり、室内機5a〜5cのうちのいずれかがサーモオフとなって場合は、当該サーモオフとなっている室内機にも室外機2から冷媒が流入する。上述したサーモオフとなった室内機に対応する室外膨張弁の開度を微開とするのは、サーモオフ中に流入した冷媒がサーモオフとなっている室内機に滞留することを防ぐためである。
また、上述したように、室内機5a〜5cをサーモオフとした際に室内ファン56a〜56cは停止されるが、CPU510a〜510cは室内ファン56a〜56cを停止させた後、定期的に(例えば、5分間隔。以降、駆動間隔時間と記載する場合がある)室内ファン56a〜56cを所定時間(例えば、1分間)駆動(以降、間欠運転と記載する場合がある)して室内空気を室内機5a〜5cに取り込み、室内温度センサ63a〜63cで室内温度Tiを検出する。そして、CPU510a〜510cは、取り込んだ室内温度Tiが設定温度Tdより低くなり、その温度差の値が所定値、例えば1.0℃より大きくなる、つまり、室内温度Tiが設定温度Tdより1.0℃超低い温度となれば、室内機5a〜5cをサーモオンとして暖房運転を再開する。このとき、サーモオンとなった室内機5a〜5cの室内ファン56a〜56cは再起動されるとともに、室内機5a〜5cに対応する室外膨張弁53a〜53cの開度は室内機5a〜5cで要求される暖房能力に応じた開度とされる。
上記のように、室内機5a〜5cをサーモオフとしているときであっても、室内温度Tiを定期的に検出する。また、サーモオフとなっている室内機5a〜5cに対応する室外膨張弁24a〜24cの開度が前述したように微開とされているため、サーモオフとなっている室内機5a〜5cの第2室内熱交換器52a〜52cを冷媒が流れている。このため、第2室内熱交換器52a〜52cが流入した冷媒によって暖められて、第2室内熱交換器52a〜52cの温度、および、第2室内熱交換器52a〜52cの周囲の温度が上昇するので、第2室内熱交換器52a〜52cの近傍に配置されている室内温度センサ63a〜63cの検出値が影響を受けて、室内温度Tiを正確に検出できない恐れがある。
そこで、本実施形態の空気調和装置1では、暖房運転中にサーモオフとなっている室内機5a〜5cにおいて、サーモオフとなった時点から、熱交温度センサ62a〜62cで検出する熱交温度Tcを、以下に詳細に説明する方法によって室内膨張弁53a〜53cの開度を調整して低下させ、熱交温度Tcを低下させた後に、室内ファン56a〜56cを駆動して現在の室内温度Tiを検出する。
<熱交温度Tcを室内温度Tiに近づけるための室内膨張弁の開度調整>
次に、暖房運転中にサーモオフとなっている室内機5a〜5cにおける、室内膨張弁53a〜53cの開度調整方法について、主に図2を用いて説明する。図2に示すのは、暖房サイクル時にサーモオフとなっている室内機5a〜5cが存在する場合の冷凍サイクルを示すモリエル線図であり、縦軸が圧力(単位:MPa)、横軸が比エンタルピ(単位:kJ/kg)である。このモリエル線図上に示す点A〜点Fの各々は、図1(A)の冷媒回路10に示した点A〜点Fにおける冷媒の状態に対応する。また、点Xは飽和曲線上の臨界点であり、点Xより比エンタルピが小さい側が飽和液線、点Xより比エンタルピが大きい側が飽和蒸気線である。
圧縮機21で圧縮されて高圧Phとなった冷媒(図2の点Bの状態となった冷媒)は、圧縮機21から四方弁22を介してサーモオフとなっている室内機5a〜5cに流入し、第1室内熱交換器51a〜51cに流入する。第1室内熱交換器51a〜51cから流出した冷媒(図2の点Cの状態となった冷媒)は、室内膨張弁53a〜53cを通過する際に減圧されて中間圧Pmの冷媒(図2の点Dの状態となった冷媒)となる。
室内膨張弁53a〜53cを通過した冷媒は、第2室内熱交換器52a〜52cに流入する。第2室内熱交換器52a〜52cから流出した冷媒(図2の点Eの状態となった冷媒)は、室内機5a〜5cから流出して室外機2に流入し、室外膨張弁24a〜24cを通過する際に減圧されて低圧Plの冷媒(図2の点Fの状態となった冷媒)となる。室外膨張弁24a〜24cから流出した冷媒は、室外熱交換器23、四方弁22を通過して圧縮機21に再び吸入される(図2の点Aの状態となった冷媒となる)。
上記のようにサーモオフとなっている室内機5a〜5cの暖房サイクルが成り立っているとき、室内膨張弁53a〜53cの開度を調整することで、第2室内熱交換器52a〜52cに流入する冷媒の圧力である中間圧Pmを調整できる。そして、この中間圧Pmは、第2室内熱交換器52a〜52cにおける凝縮温度、つまり、熱交温度センサ62a〜62cで検出する熱交温度Tcと相関する値であり、中間圧Pmが大きくなれば熱交温度Tcが上昇し、中間圧Pmが小さくなれば熱交温度Tcが下降する。
従って、暖房運転時にサーモオフとなっている室内機5a〜5cが存在する場合に、当該サーモオフとなっている室内機5a〜5cの室内温度センサ63a〜63cで、サーモオフとなる直前に検出した
室内温度Tiを記憶部520a〜520cに記憶し、サーモオフとなった後に室外膨張弁24a〜24cの開度を調整することで、熱交温度Tcを記憶部520a〜520cに記憶しているサーモオフとなる直前に検出した室内温度Ti付近の温度、例えば、熱交温度Tcがサーモオフとなる直前に検出した室内温度Ti±0.5℃の範囲の温度とすることができる。そして、熱交温度Tcを室内温度Ti付近の温度まで低下させた後に、室内ファン56a〜56cを一時的に駆動して室内空気を取り込み、室内温度センサ63a〜63cで室内温度Tiを検出することで、室内機5a〜5cがサーモオフとなった後に正確な室内温度Tiを検出することができる。
<サーモオフ時の室内膨張弁の開度調整に関わる処理の流れ>
次に、図3を用いて、空気調和装置1の暖房運転時にサーモオフとなっている室内機5a〜5cの室内機膨張弁53a〜53cの開度調整に関わる処理の流れについて説明する。図3に示すのは、暖房運転時にサーモオフとなる室内機5a〜5cの室内機膨張弁53a〜53cの開度調整において、室内機制御手段500a〜500cのCPU510a〜510cが行う処理を示すフローチャートである。図3において、STは処理のステップを表し、これに続く数字はステップの番号を表している。尚、図3では、本発明に関わる処理のみに言及しており、空気調和装置1に関わるその他の一般的な制御については、記載と説明を省略する。
以下の説明では、先に定義した熱交温度Tc、室内温度Ti、設定温度Tdに加えて、室内ファン56a〜56cの駆動間隔時間(本発明の所定時間に相当)をtp(単位:分)とする。また、以下の説明では、室内機5a〜5cのうち、室内機5aがサーモオフとなったものとして説明するが、室内機5b、5cがサーモオフとなった際、または、複数の室内機がサーモオフとなった際も同様の処理が行われる。
サーモオフとなった室内機5aの室内機制御手段500aのCPU510aは、まずは、現在の室内温度Tiを記憶する(ST1)。この現在の室内温度Tiは、ST1の処理を行うタイミングがサーモオフとなった直後であれば、サーモオフとなった時点で検出した室内温度Tiとなり、後述するST10の処理により処理がST1に戻ったタイミングでは、同じく後述するST9で取り込んだ室内温度Tiとなる。CPU510aは、室内温度センサ63aで検出した室内温度Tiをセンサ入力部540aを介して取り込み、記憶部520aに記憶する。そして、CPU510aは、室内ファン56aを停止して(ST2)、タイマー計測を開始する(ST3)。なお、図示は省略するが、CPU510aは、内部にタイマー計測機能を備えている。
次に、CPU510aは、熱交温度センサ62aで検出した熱交温度Tcをセンサ入力部540aを介して取り込み(ST4)、取り込んだ熱交温度Tcから記憶部520aに記憶している室内温度Tiを減じた温度差の値が所定の範囲内、例えば±0.5℃以内の値であるか否かを判断する(ST5)。ここで、上記所定の範囲は、予め試験などを行って定められて記憶部520aに記憶されているものであり、温度差の値がこの所定の範囲内の値となれば、検出する室内温度Tiが第2室内熱交換器52aから受ける影響が無視できる程度であることが判明している値である。
熱交温度Tcと室内温度Tiの温度差の値が±0.5℃以内の値でなければ(ST5−No)、CPU510aは、室内膨張弁53aの開度を調整し(ST11)、ST4に処理を戻す。具体的には、CPU510aは、熱交温度Tcと室内温度Tiの温度差に応じて、室内膨張弁53aの開度を現在の開度より小さくする。CPU510aは、熱交温度Tcと室内温度Tiの温度差が0.5℃未満となるまで、ST4→ST5→ST11の処理を繰り返す。
熱交温度Tcと室内温度Tiの温度差の値が±0.5℃以内の値であれば(ST5−Yes)、CPU510aは、ST3でタイマー計測を開始してから駆動間隔時間tpが経過したか否かを判断する(ST6)。室内機5aがサーモオフとなっているときは、室内ファン53aはこの駆動間隔時間tpで間欠運転を行って室内温度Tiを検出し、室内機5aをサーモオン状態とすべきか否かを判断している。なお、駆動間隔時間tpは、予め定められて記憶部520aに記憶されている時間であり、例えば5分間である。
駆動間隔時間tpが経過していなければ(ST6−No)、CPU510aはST6に処理を戻す。駆動間隔時間tpが経過すれば(ST6−Yes)、CPU510aは、タイマーをリセットし(ST7)、室内ファン56aを駆動して(ST8)、室内温度Tiを取り込む(ST9)。
次に、CPU510aは、取り込んだ室内温度Tiが記憶部520aに記憶されている設定温度Tdより低い温度となり、その温度差の値が所定値、例えば1.0℃超であるか否かを判断する、つまり、室内温度Tiが設定温度Tdより1.0℃超低くなったか否かを判断する(ST10)。室内温度Tiが設定温度Tdより1.0℃超低くなっていなければ(ST10−No)、CPU510aは、ST1に処理を戻して室内機5aのサーモオフ状態を継続する。室内温度Tiが設定温度Tdより1.0℃超低くなっていれば(ST10−Yes)、CPU510aは、サーモオフ時の室内膨張弁53の開度調整に関わる処理を終了し、室内機5aをサーモオンとする。
以上説明したように、本実施形態の空気調和装置1では、暖房運転時にサーモオフとなる室内機5a〜5cが存在するときに、室内膨張弁53a〜53cの開度を調整して第2室内熱交換器52a〜52cの熱交温度Tcを室内温度Tiに近づけてから、室内ファン56a〜56cを駆動して室内温度Tiを検出する。これにより、室内温度センサ63a〜63cによる室内温度Tiの検出の際の、第2室内熱交換器52a〜52cから受ける影響を低減できるので、サーモオフ時の室内温度Tiを正確に検出できる。
また、サーモオフ時に室内膨張弁53a〜53cの開度を調整して熱交温度Tcを室内温度Tiに近づけて室内温度Tiを検出するため、従来の空気調和装置のように、室内ファンの回転数を高く、かつ、駆動時間を長くして室内熱交換器周辺の熱気を除去する必要がなく、室内温度Ti検出時の室内ファン56a〜56cの回転数を低く、かつ、駆動時間を短くできる。これにより、サーモオフ中の消費電力を低減できるとともに、室内に吹き出される空気量が減少することで使用者の不快感を低減できる。
なお、以上説明した実施形態では、サーモオフ時に室内ファン56a〜56cを駆動間隔時間tpで間欠運転する場合を説明したが、これに代えて、図3のST5の処理で室内温度Tiと熱交温度Tcとの温度差が±0.5℃以内の値となれば直ちに室内ファン56a〜56cを駆動して室内温度Tiを検出してもよい。このように、室内温度Tiと熱交温度Tcとの温度差が0.5℃未満となれば直ちに室内温度Tiを検出するようにすれば、サーモオフとなっている室内機5a〜5cをサーモオンとするタイミングを早く把握できる。
また、以上説明した実施形態では、サーモオフ中に検出した室内温度Tiを最新の室内温度Tiとして記憶する(図3のST10−No→ST1に戻る処理が該当)場合を説明したが、以下に説明する方法で駆動間隔時間tp後の室内温度Tiを予測し、熱交温度Tcが予測した室内温度Tiとなるように室内膨張弁53a〜53cの開度を調整してもよい。
暖房運転時に室内機5a〜5cがサーモオフとなれば、室内機5a〜5cが設置された室内から室外へと熱伝達が起こって室内温度Tiが低下する。このとき、室内から室外への熱伝達は、室内温度Tiから外気温度を減じた温度差(以降、温度差ΔTと記載する)、および、部屋の断熱性能によって、その程度が決まる。
上述した熱伝達の程度は、時間が経過するにつれて変化する。そこで、サーモオフとなってからある時点(以降、時刻tと記載する)での温度差ΔTをΔT(t)とすれば、このΔT(t)は以下の式で求めることができる。

ΔT(t)=ΔTs×et/τ (数式1)

ここで、ΔTsはサーモオフ直後の温度差ΔT、τは時定数で、上述した部屋の断熱性能で決まる部屋に固有の固定値であり、試験などを行って事前に決定できる値である。
従って、駆動間隔時間tp後の温度差ΔT(tp)は数式1で求めることができ、温度差ΔT(tp)がわかれば、温度差ΔT(tp)にサーモオフ直後に検出した外気温度を加える(外気温度は駆動間隔時間tpという短時間でさほど変化しないため、サーモオフ直後の値を使用できる)ことで、駆動間隔時間tp後の室内温度Tiを推定することができる。このように推定した室内温度Tiに熱交温度Tcを近づけることで、第2室内熱交換器52a〜52cによる室内温度Tiの検出に及ぼす影響をさらに低減できる。
1 空気調和装置
2 室外機
5a〜5c 室内機
38 外気温度センサ
51a〜51c 第1室内熱交換器
52a〜52c 第2室内熱交換器
53a〜53c 室内膨張弁
56a〜56c 室内ファン
62a〜62c 熱交温度センサ
63a〜63c 室内温度センサ
500a〜500c 室内機制御手段
510a〜510c CPU
520a〜520c 記憶部
540a〜540c センサ入力部
Tc 熱交温度
Ti 室内温度
Td 設定温度
tp 所定時間

Claims (3)

  1. 室外機と、
    第1室内熱交換器と、第2室内熱交換器と、室内膨張弁と、室内ファンと、室内温度を検出する室内温度センサと、前記第2室内熱交換器の熱交温度を検出する熱交温度センサを有する複数台の室内機と、
    前記室内膨張弁の開度調整を行う制御手段と、
    を有し、
    暖房運転時に、前記室外機から前記室内機に流入した冷媒が、前記第1室内熱交換器、前記室内膨張弁、前記第2室内熱交換器の順で流れるように、前記第1室内熱交換器と前記第2室内熱交換器と前記室内膨張弁とが配置され、
    前記室内温度センサが前記第2室内熱交換器の近傍に配置され、
    前記制御手段は、複数台の前記室内機のうち少なくとも1台がサーモオフとなったとき、
    前記熱交温度センサで検出した熱交温度から前記室内温度センサで検出した室内温度を減じた温度差の値が予め定められた所定の範囲内の値となるように、前記室内膨張弁の開度を調整し、
    前記温度差の値が前記所定の範囲内の値となった後に、前記室内ファンを駆動して前記室内温度センサで室内温度を検出する、
    ことを特徴とする空気調和装置。
  2. 前記各室内機の制御手段は、
    サーモオフとする際に、前記室内温度センサで室内温度を検出して記憶した後に前記室内ファンを停止し、
    前記温度差の値が前記所定の範囲内の値となったとき、前記室内ファンを停止した時点から予め定められた駆動間隔時間が経過していれば、前記室内ファンを駆動して前記室内温度センサで室内温度を検出する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。
  3. 外気温度を検出する外気温度センサを有し、
    前記各室内機の制御手段は、
    サーモオフとしてから駆動間隔時間をおいて前記外気温度センサで検出した外気温度と、複数台の前記室内機が設置された部屋の断熱性能を用いて、サーモオフとしてから駆動間隔時間が経過した時点での室内温度を予測し、
    前記熱交温度が、前記予測した室内温度となるように、前記室内膨張弁の開度を調整する。
    ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112325461A (zh) * 2020-10-29 2021-02-05 珠海格力电器股份有限公司 一种空调器控制方法及空调器

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