JP2536337B2 - 空気調和装置の運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和装置の運転制
御装置に関し、特に、室外ファンの風量制御対策に係る
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、空気調和装置には、室外ファン
が高風量のＨタップと低風量のＬタップとに切換え可能
に構成されているものがある。そして、特願平2-405705
号に開示されているように、圧縮機の起動時等におい
て、外気温度が高い場合には室外ファンをＨタップにし
て風量を大きくする一方、外気温度が低い場合には室外
ファンをＬタップにして風量を低減するようにしている
ものがある。

【０００３】つまり、図６に示すように、外気温が高い
状態より低下し、17℃より低くなると、室外ファンをＬ
タップに切換え、一方、外気温が低い状態より上昇し、
20℃より高くなると、室外ファンをＨタップに切換える
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した空気調和装置
において、年間を通じて冷房運転を行う場合があり、つ
まり、低外気温の状態においても冷房運転を行う場合が
ある。

【０００５】この場合において、上記室外ファンをＬタ
ップで運転している場合、室内温度が低く且つ外気温度
が低い状態では室内熱交換器に着霜が生じる領域Ａがあ
ると共に、上記室外ファンをＨタップで運転している場
合、室内温度が低く且つ外気温度がやや低い状態におい
ても室内熱交換器に着霜が生じる領域Ｂがあった。

【０００６】すなわち、従来、上記室外ファンを一定の
外気温度によってのみＨタップとＬタップとを切換えて
いるため、該室外ファンをＨタップで運転している場合
おいて、外気温度及び室内温度が共に低い状態では、凝
縮圧力が低下すると共に、蒸発圧力が低下して室内熱交
換器に着霜が生じ、凍結防止運転を行わなければならな
くなるという問題があった。

【０００７】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
で、室内熱交換器の着霜領域を減少し、凍結防止運転を
少なくすることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明が講じた手段は、室外ファンを切換える設
定外気温度を室内温度によって変更するようにしたもの
である。

【０００９】具体的に、図１に示すように、請求項１に
係る発明が講じた手段は、先ず、圧縮機（２１）と、複
数の風量段数に風量可変の室外ファン（２３）が付設さ
れた室外熱交換器（２２）と、膨脹機構（３１）と、室
内熱交換器（３２）とが順に接続されてなる冷媒回路
（１１）を備えた空気調和装置を前提としている。

【００１０】更に、外気温度を検出する外気温度検出手
段（Ｔh1）と、室内温度を検出する室内温度検出手段
（Ｔh4）とが設けられている。加えて、室内温度に対し
て該室内温度が低くなるに従って上昇するように予め設
定された設定外気温度特性に基づいて上記室内温度検出
手段（Ｔh4）が検出した室内温度から求められる設定外
気温度よりも上記外気温度検出手段（Ｔh1）が検出した
検出外気温度が高くなると、上記室外ファン（２３）の
風量段数を切換えて風量を増大させる一方、検出外気温
度が上記設定外気温度より低くなると、上記室外ファン
（２３）の風量段数を切換えて風量を低減させる風量制
御手段（５１）が設けられた構成としている。

【００１１】また、請求項２に係る発明では、上記請求
項１記載の発明において、設定外気温度特性は、室内温
度の低下率にほぼ等しい変化率で上昇するように設定さ
れた構成としている。

【００１２】

【作用】上記の構成により、請求項１に係る発明では、
先ず、圧縮機（２１）で圧縮された高圧冷媒は室外熱交
換器（２２）で凝縮した後、膨脹機構（３１）で減圧さ
れ、室内熱交換器（３２）で蒸発して上記圧縮機（２
１）に戻ることになり、上記室内熱交換器（３２）で室
内を冷房している。

【００１３】この冷房運転時において、室外ファン（２
３）は設定外気温度特性に基づいて風量制御手段（５
１）が風量段数を切換えている。この設定外気温度特性
は室内温度が低くなるに従って上昇し、具体的に、請求
項２に係る発明では、室内温度の低下率とほぼ等しい変
化率で上昇し、この設定外気温度特性から求められる室
内温度に対応した設定室外温度より外気温度検出手段
（Ｔh1）の検出外気温度が低くなると、上記室外ファン
（２３）の風量段数を切換えて風量を低減する一方、検
出外気温度が設定外気温度より高くなると、上記室外フ
ァン（２３）の風量段数を切換えて風量を増大させるこ
とになる。これにより低外気温度においても室内熱交換
器（３２）が着霜することなく冷房運転が継続すること
になる。

【００１４】

【発明の効果】従って、請求項１及び２に係る発明によ
れば、上記室外ファン（２３）を切換える設定外気温度
を室内温度に従って変更するようにしたために、従来、
低外気温度で且つ低室内温度の状態では室外ファン（２
３）を高風量で運転していたのに代って低風量で運転す
ることになり、凝縮圧力を上昇させて蒸発圧力を上昇さ
せることができるので、室内熱交換器（３２）の着霜を
防止することができる。この結果、凍結防止運転の減少
を図ることができることから、継続した冷房運転を行う
ことができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１６】図２に示すように、（１）は空気調和装置
であって、冷房専用機であって、室外ユニット（２）と
室内ユニット（３）とを備えて構成されている。

【００１７】更に、上記室外ユニット（２）に搭載され
た圧縮機（２１）及び室外熱交換器（２２）と、室内ユ
ニット（３）に搭載された膨脹機構である電動膨脹弁
（３１）及び室内熱交換器（３２）とが順に冷媒配管に
よって接続されて冷媒回路（１１）が形成されている。
また、上記室外熱交換器（２２）には室外ファン（２
３）が、室内熱交換器（３２）には室内ファン（３３）
がそれぞれ付設されており、該室外ファン（２３）は高
風量のＨタップと低風量のＬタップとに風量段数を切換
え可能に構成されている。そして、上記圧縮機（２１）
で圧縮された高圧の冷媒は室外熱交換器（２２）で凝縮
し、電動膨脹弁（３１）で減圧された後、室内熱交換器
（３２）で蒸発して上記圧縮機（２１）に戻ることな
り、上記室内熱交換器（３２）で室内空気と熱交換して
室内を冷房するようにしている。

【００１８】また、上記室外ユニット（２）には、空気
の吸込側に配置されて外気温度を検出する外気温度検出
手段である外気温センサ（Ｔh1）が設けられると共に、
室外熱交換器（２２）の液管に配置されて凝縮温度を検
出する室外液管センサ（Ｔh2）が設けられる一方、圧縮
機（２１）の吐出管に配置されて吐出管温度を検出する
吐出管センサ（Ｔh3）が設けられている。更に、上記室
内ユニット（３）には、空気の吸込側に配置されて室内
温度を検出する室内温度検出手段である室温センサ（Ｔ
h4）が設けられると共に、室内熱交換器（３２）の液管
に配置されて蒸発温度を検出する室内液管センサ（Ｔh
5）が設けられている。

【００１９】そして、上記各センサ（Ｔh1）〜（Ｔh5）
は、コントローラ（５）に接続されており、該コントロ
ーラ（５）は、冷房運転制御を行うように構成されてお
り、例えば、室内温度が設定室内温度になるようにサー
モオンオフ運転を制御すると共に、凝縮温度と蒸発温度
とより最適吐出管温度を算出し、該最適吐出管温度に対
して所定範囲内に吐出管温度がなるように電動膨脹弁
（３１）の開度を制御するように構成されている。

【００２０】更に、上記コントローラ（５）には、本発
明の特徴として上記室外ファン（２３）の風量を制御す
る風量制御手段（５１）が設けられている。該風量制御
手段（５１）は、室内温度に対して該室内温度が低くな
るに従って上昇するように予め設定された設定外気温度
特性に基づいて上記室温センサ（Ｔh4）が検出した室内
温度から求められる設定外気温度よりも上記外気温セン
サ（Ｔh1）が検出した検出外気温度が高くなると、上記
室外ファン（２３）の風量段数をＨタップに切換えて風
量を増大させる一方、検出外気温度が上記設定外気温度
より低くなると、上記室外ファン（２３）の風量段数を
Ｌタップに切換えて風量を低減させるように構成されて
いる。

【００２１】具体的に、上記設定外気温度特性は、図３
に示すように、室内温度Trの低下率に等しい変化率で上
昇する第１設定外気温度Ts1 と第２設定外気温度Ts2 と
より構成され、該第１設定外気温度Ts1 と第２設定外気
温度Ts2 とは次式に示すように設定されている。

【００２２】Ts1 ＝４４−Tr ……(1) Ts2 ＝４７−Tr ……(2) そして、上記風量制御手段（５１）は、検出外気温度Ta
が低下していき第１設定外気温度Ts1 より低くなると室
外ファン（２３）をＨタップからＬタップに切換える一
方、検出外気温度Taが上昇していき第２設定外気温度Ts
2 より高くなると室外ファン（２３）をＬタップからＨ
タップに切換えるようにしている。

【００２３】ここで、上記第１設定外気温度Ts1 と第２
設定外気温度Ts2 とを室内温度Trに対応して変化させる
ようにした基本的理由について図５に基づいて説明す
る。尚、図５においては室内負荷を一定としている。

【００２４】図５（ａ）に示すように、凝縮圧力である
高圧は、室外ファン（２３）がＨタップ及びＬタップの
何れにおいても外気温度Taが高くなるに従って上昇する
ことになる。一方、図５（ｂ）に示すように、圧縮機
（２１）の流量特性は、室外ファン（２３）がＨタップ
及びＬタップの何れにおいても外気温度Taが高くなるに
従って低下することになる。

【００２５】また、図５（ｃ）に示すように、電動膨脹
弁（３１）の流量特性は、上記圧縮機（２１）の流量特
性を一定とすると、室外ファン（２３）がＨタップ及び
Ｌタップの何れにおいても制御領域Ｓでは設定された流
量（１００％）が流れ、全開状態Ｐでは外気温度Taが低
くなるに従って低下し、逆に、最小開度Ｃでは外気温度
Taが高くなるに従って上昇することになる。

【００２６】この結果、図５（ｄ）に示すように、冷媒
回路（１１）の全体システムにおける流量特性は、電動
膨脹弁（３１）の制御領域Ｓでは、適正な冷媒循環量が
確保される一方、電動膨脹弁（３１）の全開状態Ｐで
は、差圧が生じないので、外気温度Taが低くなるに従っ
て冷媒循環量が低下し、最小開度Ｃでは、圧縮機（２
１）の流量特性から該圧縮機（２１）からの供給冷媒量
が低下して、外気温度Taが高くなるに従って冷媒循環量
が低下することになる。

【００２７】この状態において、図５（ｅ）に示すよう
に、蒸発圧力である低圧は、電動膨脹弁（３１）の制御
領域Ｓでは、適正な冷媒循環量が確保されることから一
定圧力を保持する一方、電動膨脹弁（３１）の全開状態
Ｐでは、圧縮機（２１）自体に吸引力があるので、外気
温度Taが低くなるに従って冷媒循環量が低下すると共に
低圧も低下することになる。逆に、上記電動膨脹弁（３
１）の最小開度Ｃでは、圧縮機（２１）の流量特性から
該圧縮機（２１）からの供給冷媒量、つまり、吸引力が
低下して、外気温度Taが高くなるに従って冷媒循環量が
低下するものの低圧は上昇することになる。

【００２８】そこで、上記室外ファン（２３）のＨタッ
プで低圧が低下する領域Ｘでは室外ファン（２３）をＬ
タップにするようにしている。

【００２９】次に、上記室外ファン（２３）の風量制御
について図４に示す制御フローに基づき説明する。

【００３０】先ず、リモコン等で冷房運転を開始する
と、ステップSTにおいて、起動制御が行われ、例えば、
室外ファン（２３）をＨタップに設定する。

【００３１】その後、ステップST２に移り、外気温セン
サ（Ｔh1）より外気温度Taを取込むと共に、室温センサ
（Ｔh4）より室内温度Trを取込む。続いて、ステップST
３に移り、上記外気温センサ（Ｔh1）の検出外気温度Ta
が第２設定外気温度Ts2 より高いか否かを判定する。そ
して、該検出外気温度Taが第２設定外気温度Ts2より高
い場合は、ステップST４に移り、上記室外ファン（２
３）をＨタップのままにしてステップST５に移り、通常
の室外ファン（２３）等の冷房運転制御が行われる。

【００３２】一方、上記ステップST３において、検出外
気温度Taが第２設定外気温度Ts2 より低い場合は、判定
がＮＯとなり、ステップST６に移り、上記検出外気温度
Taが第１設定外気温度Ts1 より低いか否かが判定され
る。そして、該検出外気温度Taが第１設定外気温度Ts1
より低下するまでは、上記ステップST５に移り、上記通
常制御が行われる一方、上記ステップST６において、上
記検出外気温度Taが第１設定外気温度Ts1 より低下する
と、判定がＹＥＳとなり、室外ファン（２３）の風量段
数をＬタップに切換え、風量を低下して上記ステップST
５に移り、通常制御を継続することになる。

【００３３】つまり、上記検出外気温度Taが高い状態か
ら低下していく場合には、第１設定外気温度Ts1 を基準
に室外ファン（２３）をＨタップからＬタップに切換
え、一方、上記検出外気温度Taが低い状態から上昇して
いく場合には、第２設定外気温度Ts2 を基準に室外ファ
ン（２３）をＬタップからＨタップに切換えることにな
る。

【００３４】そして、上記各第２設定外気温度Ts2 及び
第１設定外気温度Ts1 は室内温度Trによって変化するの
で、例えば、室内温度Trが２７℃（ドライバルブ）であ
る状態において、上記検出外気温度Taが高い温度から低
下していく場合には、第１設定外気温度Ts1 の１７℃で
室外ファン（２３）をＨタップからＬタップに切換え、
一方、上記検出外気温度Taが低い温度から上昇していく
場合には、第２設定外気温度Ts2の２０℃で室外ファン
（２３）をＬタップからＨタップに切換えることにな
る。この結果、従来、低外気温度Taで且つ低室内温度Tr
の状態で室外ファン（２３）をＨタップとしていた領域
Ｂにおいて、本実施例では、室外ファン（２３）をＬタ
ップに切換えて低風量にすることになる。

【００３５】従って、上記室外ファン（２３）を切換え
る設定外気温度Taを室内温度Trに従って変更するように
したために、従来、低外気温度Taで且つ室内温度Trの状
態では室外ファン（２３）をＨタップの高風量で運転し
ていたのに代ってＬタップの低風量で運転することにな
り、凝縮圧力である高圧を上昇させて蒸発圧力である低
圧を上昇させることができるので、室内熱交換器（３
２）の着霜を防止することができる。この結果、凍結防
止運転の減少を図ることができることから、継続した冷
房運転を行うことができる。

【００３６】尚、本実施例においては、冷房専用の空気
調和装置（１）について説明したが、本発明は冷暖房運
転可能なヒートポンプ式など各種の空気調和装置にも適
用してもよい。

【００３７】また、上記室外ファン（２３）の風量段数
は２段に限られず、３段又は４段などの複数段に切換え
るものでもよい。

【００３８】また、上記第１設定外気温度Ts1 及び第２
設定外気温度Ts2 は室内温度Trの変化率にほぼ等しい変
化率であればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の空気調和装置を示す冷媒回路図であ
る。

【図３】本発明における外気温度と室内温度との制御領
域を示す図である。

【図４】本発明における室外ファンの制御フロー図であ
る。

【図５】(a),(b),(c),(d),(e) はそれぞれ外気温度に対
する高圧特性、圧縮機の流量特性、電動膨脹弁の流量特
性、システムの冷媒循環量特性及び低圧特性を示す図で
ある。

【図６】従来の外気温度と室内温度との制御領域を示す
図である。

【符号の説明】

21 圧縮機 22 室外熱交換器 23 室外ファン 31 電動膨脹弁（膨脹機構） 32 室内熱交換器 51 風量制御手段 Ｔh1 外気温センサ（外気温度検出手段） Ｔh4 室温センサ（室内温度検出手段）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（２１）と、複数の風量段数に風
   量可変の室外ファン（２３）が付設された室外熱交換器
   （２２）と、膨脹機構（３１）と、室内熱交換器（３
   ２）とが順に接続されてなる冷媒回路（１１）を備えた
   空気調和装置において、 外気温度を検出する外気温度検出手段（Ｔh1）と、 室内温度を検出する室内温度検出手段（Ｔh4）と、 室内温度に対して該室内温度が低くなるに従って上昇す
   るように予め設定された設定外気温度特性に基づいて上
   記室内温度検出手段（Ｔh4）が検出した室内温度から求
   められる設定外気温度よりも上記外気温度検出手段（Ｔ
   h1）が検出した検出外気温度が高くなると、上記室外フ
   ァン（２３）の風量段数を切換えて風量を増大させる一
   方、検出外気温度が上記設定外気温度より低くなると、
   上記室外ファン（２３）の風量段数を切換えて風量を低
   減させる風量制御手段（５１）とを備えていることを特
   徴とする空気調和装置の運転制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の空気調和装置の運転制御
   装置において、設定外気温度特性は、室内温度の低下率
   にほぼ等しい変化率で上昇するように設定されているこ
   とを特徴とする空気調和装置の運転制御装置。