JP2715741B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮機からの吐出冷媒
の温度により、圧縮機の能力や膨張弁の開度を制御する
空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の空気調和装置として、例
えば図４に示すようなものが知られている(実公平１−
１３９７７号公報)。この空気調和装置は、圧縮機１１,
四路切換弁１２,ファン１４をもつ室外熱交換器１３,電
動式の膨張弁１５およびファン１７をもつ室内熱交換器
１６を順次管路１８a〜１８fで接続し、吐出管１８aに
冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ１９を、室内熱交
換器１６と四路切換弁１２との間の管路１８eに同様の
冷媒温度センサ２０を夫々設けて簡素かつ安価なヒート
ポンプ式冷凍回路を構成している。そして、図示しない
制御部により、運転開始から一定時間は膨張弁１５を全
開するとともに負荷(設定温度と実測室温の差)に応じて
圧縮機１１の能力を増減して、迅速にガスバランスをと
って圧縮機１１の負担を軽減する。次いで、一定時間経
過後は、冷媒温度センサ１９による吐出冷媒の温度Ｔa
が設定範囲内(Ｔm≦Ｔa≦Ｔo)なら、膨張弁１５の開度
を変えずに負荷に応じて圧縮機１１の能力を増減する一
方、設定範囲外なら、設定範囲内になるよう圧縮機１１
の能力を変えずに膨張弁１５の開度を増減して、負荷変
動に伴う圧縮機１１の能力変化に迅速に対応する最適な
冷媒流量制御を行なう。また、冷房運転時(図中の実線
矢印参照)に、冷媒温度センサ２０による戻り冷媒の温
度Ｔcが設定値Ｔc'以下の場合、上記吐出冷媒温度の設
定範囲を所定値(例えば１０℃)下げて、室内熱交換器１
６における霜の凍結を防止するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
空気調和装置は、冷媒温度センサ１９が吐出冷媒の温度
Ｔaを正しく検出することを前提とし、この検出信号に
基づいて圧縮機１１の能力や膨張弁１５の開度を制御す
るものであるから、冷媒温度センサ１９が故障したり、
吐出管１８aから脱落したりすることまで考慮した構成
にはなっていないため、次のような不具合が生じる。即
ち、冷媒温度センサ１９が故障すると、室内熱交換器１
６が正常に働かず、設定温度と実測室温の差(負荷)が大
きいままになって、膨張弁１５が全開のまま圧縮機１１
の能力が増大し続け、過負荷や過電流に対する安全装置
が働いて、装置が緊急停止せしめられる。また、冷媒温
度センサ１９が脱落すると、検出される吐出冷媒温度Ｔ
aが外気温度に略等しい低温のままとなり、圧縮機１１
の能力が維持されたまま膨張弁１５が絞られ、凝縮冷媒
の圧力が異常に上昇して、同様に装置が緊急停止せしめ
られる。かかる場合、緊急停止に対処できないユーザ
は、メーカのサービスマンを呼ぶが、緊急停止の原因が
表示されないため、サービスマン自身も、空気調和装置
を分解し、長時間をかけて各部品を個々に点検してから
でないと、冷媒温度センサ１９の故障や脱落が真の原因
だと判定できない。そのため、修理を急ぐあまり、原因
でないプリント基板や電動弁を誤って無駄に交換した
り、修理作業の能率が低下したり、空気調和装置そのも
のの運転信頼性が損なわれるという種々の問題が生じ
る。

【０００４】そこで、本発明の目的は、吐出冷媒温度を
検出するセンサの故障や脱落を検知し、装置の緊急停止
を回避しつつ検知結果を表示することによって、無駄な
修理をなくし、修理作業の能率化と運転信頼性の向上を
図ることができる空気調和装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の空気調和装置は、図１に例示するように、
圧縮機１１,四路切換弁１２,室外熱交換器１３,膨張弁
１５および室内熱交換器１６a〜１６eを順次管路１８a
〜１８fで接続したヒートポンプ式冷凍回路と、吐出冷
媒の温度を検出する冷媒温度センサ１９と、この冷媒温
度センサ１９の検出信号に基づき上記圧縮機１１の能力
および上記膨張弁１５の開度を制御する制御部５を備え
たものにおいて、外気の温度を検出する外気温度センサ
４と、運転中に設定された運転モードが冷房または暖房
のいずれであるかを判別し、判別した運転モードに応じ
て上記冷媒温度センサ１９からの検出信号が表わす吐出
冷媒温度Ｔaが正常範囲内にあるか否かを判別する第１
判別手段５と、この第１判別手段５が否と判別したと
き、上記吐出冷媒温度Ｔaが上記外気温度センサ４の検
出信号が表わす外気温度Ｔh,Ｔcに略等しいか否かを判
別する第２判別手段５と、この第２判別手段５が肯と判
別したとき、異常検知信号を出力するとともに上記外気
温度センサ４の検出信号に基づいて上記四路切換弁１
２,圧縮機１１の能力および膨張弁１５の開度を制御す
る異常時制御手段５と、上記異常検知信号を受けて、冷
媒温度センサ１９の脱落を表示する表示部６を設けたこ
とを特徴とする。また、上記第１判別手段５に、判別し
た運転モードに応じて上記外気温度センサ４からの検出
信号が表わす外気温度Ｔh,Ｔcが正常範囲内にあるか否
かをさらに判別させ、この第１判別手段５が否と判別
し、かつ上記第２判別手段５が否と判別したとき、異常
時停止手段５により運転を緊急停止させこともできる。

【０００６】

【作用】空気調和装置の運転中に、第１判別手段５は、
設定された運転モードが冷房または暖房のいずれである
かを判別し、判別した運転モードに応じて冷媒温度セン
サ１９からの検出信号が表わす吐出冷媒温度Ｔaが正常
範囲内にあるか否かを判別する。そして、第１判別手段
５が否と判別すると、第２判別手段５は、上記吐出冷媒
温度Ｔaが外気温度センサ４の検出信号が表わす外気温
度Ｔh,Ｔcに略等しいか否かを判別する。次に、第２判
別手段５が肯と判別すると、冷媒温度センサ１９で検出
される吐出冷媒温度Ｔaが正常範囲外で、かつ外気温度
Ｔh,Ｔcに略等しいから、冷媒温度センサ１９が脱落し
ている可能性が高いので、異常時制御手段５は、異常検
知信号を表示部６に出力するとともに、冷房時は吐出冷
媒温度Ｔaに一対一に対応する外気温度センサ４の検出
信号〔凝縮温度Ｔh(Ｔa＝Ｔh＋α)〕に基づき、暖房時
は吐出冷媒温度Ｔaに圧縮機１１の出力に応じて一対一
に対応する外気温度センサ４の検出信号〔蒸発温度Ｔc
(Ｔa＝Ｔc＋β)〕に基づいて、ヒートポンプ式冷凍回路
中の四路切換弁１２の冷暖切換,圧縮機１１の能力およ
び膨張弁１５の開度を制御する。また、上記異常検知信
号を受けた表示部６は、冷媒温度センサ１９の脱落を、
サービスマンに知らせるべく表示する。従って、冷媒温
度センサ１９が脱落しても、従来と異なり運転が緊急停
止されず、サービスマンは直ちに脱落を知って、適切な
対策をとることができる。つまり、無駄な修理がなくな
り、修理作業が能率化し、運転信頼性が向上する。

【０００７】また、上記第１判別手段５に判別機能を追
加し、異常時停止手段５を追加すれば、第１判別手段５
が、判別した運転モードに応じて外気温度センサ４から
の検出信号が表わす外気温度Ｔh,Ｔcが正常範囲内にあ
るか否かをさらに判別し、この第１判別手段５が否と判
別し、かつ上記第２判別手段５が否と判別したとき、異
常時停止手段５が、運転を緊急停止させる。従って、例
えば誤って夏に暖房スイッチが、また冬に冷房スイッチ
が押されて、吐出冷媒温度Ｔaが異常に高くなり、また
蒸発冷媒温度Ｔcが異常に低くなるときは、直ちに運転
が停止され、高温あるいは冷媒液の吸込による圧縮機１
１の故障等を未然に防止できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例により詳細に説
明する。図１は、本発明の空気調和装置の一例を示して
おり、この空気調和装置は、図４で述べた冷凍回路の管
路１８dと１８eの間を、５つに分かれた分岐管１とし、
各分岐に室内熱交換器１６a〜１６eおよび夫々の室内膨
張弁２a〜２eを設けて多室空調型にするとともに、管路
１８dに受液器３を、室外熱交換器１３に外気温度を検
出する外気温度センサ４を夫々設けたもので、図４と同
じ部材には同一の番号を付している。また、冷媒温度セ
ンサ１９の検出信号に基づき圧縮機１１の能力および膨
張弁１５と室内膨張弁２a〜２eの開度を制御するととも
に、後述する第１,第２判別手段と異常時制御手段,異常
時停止手段等を兼ねるマイクロコンピュータからなる制
御部５を設けている。

【０００９】上記制御部５は、冷媒を冷房時には図中の
実線矢印,暖房時には破線矢印で示すように循環させつ
つ、図４で述べた制御部と同様、センサ１９による吐出
冷媒温度Ｔaに基づいて圧縮機１１の能力をインバータ
を介して制御し、膨張弁１５の開度を制御するととも
に、冷房,暖房時に室内膨張弁２a〜２eの開度を調整し
て夫々各室の蒸発冷媒の過熱度,各室への冷媒分配量を
制御する(図３のＳ３参照)。また、制御部５は、第１判
別手段として、運転中に既に設定されている運転モード
が冷房または暖房のいずれであるかを判別し、判別した
運転モードに応じて冷媒温度センサ１９からの検出信号
が表わす吐出冷媒温度Ｔa、および外気温度センサ４か
らの検出信号が表わす外気温度(つまり冷媒凝縮温度Ｔh
または冷媒蒸発温度Ｔc)が夫々所定の正常範囲内にある
か否かを判別する(同Ｓ５参照)。次に、制御部５は、吐
出冷媒温度Ｔaが正常範囲内にないと判別したとき、第
２判別手段として、この吐出冷媒温度Ｔaが上記外気温
度(この温度ＴhまたはＴcは正常範囲内にある)に略等し
いか否かを判別する(同Ｓ６,Ｓ１０参照)。

【００１０】上記判別は、図２(Ａ)に示すように、縦横
軸に吐出冷媒温度Ｔa,外気温度をとったグラフ上で、両
温度が略４５°の直線の上下±δ％の範囲内にあると
き、肯と判別するものであり、肯の場合は、冷媒温度セ
ンサ１９が吐出管１８aから脱落して、外気温度に略等
しい間違った吐出冷媒温度が検出されている。そこで、
制御部５は、異常時制御手段として、異常検知信号を内
蔵の表示部たるＬＥＤ６に出力して、冷媒温度センサ１
９の脱落を表示させるとともに(図３のＳ８参照)、この
冷媒温度センサ１９に代えて外気温度センサ４を使って
次のような制御を行なう(同Ｓ９参照)。即ち、まず図２
(Ｂ)に示すように、外気温度センサ４の検出信号が表わ
す外気温度が、２５℃より高いか否かで四路切換弁１２
を切り換えて運転モードを冷房または暖房に決め、冷房
時の外気温度Ｔhは吐出冷媒温度Ｔaに一対一に対応し
(Ｔa＝Ｔh＋α)、暖房時の外気温度Ｔcは圧縮機の出力
に応じて吐出冷媒温度Ｔaに一対一に対応する(Ｔa＝Ｔc
＋β)ので、この外気温度を補正して吐出冷媒温度と
し、上述と同様に圧縮機１１の能力や膨張弁１５および
室内膨張弁２a〜２eの開度を制御する。なお、制御部５
が、冷媒温度センサ１９が脱落していないと判別した場
合は、吐出冷媒温度による上述の制御(同Ｓ３参照)を行
なうのはいうまでもない(同Ｓ５参照)。

【００１１】さらに、制御部５は、既述の如く第１判別
手段として吐出冷媒温度Ｔaまたは外気温度(Ｔh,Ｔc)が
正常範囲外と判別し(図３のＳ５参照)、かつ第２判別手
段として吐出冷媒温度Ｔaが外気温度に略等しくないと
判別すると(同Ｓ６,Ｓ１０参照)、暖房運転モード下で
吐出冷媒温度Ｔaが異常に高かったり、冷房運転モード
下で外気温度(冷媒蒸発温度Ｔc)が異常に低いものと判
断し、誤って夏に暖房スイッチが、また冬に冷房スイッ
チが押されたような場合なので、異常時停止手段として
冷,暖房運転を緊急停止させる(同Ｓ７,Ｓ１１参照)。ま
た、制御部５は、空気調和装置が停止中にも、冷媒温度
センサ１９の脱落の有無を判別する(同Ｓ２参照)。この
判別は、第２判別手段で述べた図２(Ａ)を用い、冷媒温
度センサ１９による吐出冷媒温度Ｔaと外気温度センサ
４による外気温度が、同図の略４５°直線の上下±δ％
の範囲内にあるとき脱落していないとするもので、もし
上記範囲外なら、既述の如くＬＥＤ６に脱落を表示さ
せ、外気温度を代わりに用いた制御を行なうようになっ
ている(同Ｓ８,Ｓ９参照)。

【００１２】上記構成の制御部５は、図３のフローチャ
ートに従って、次のように動作する。制御部５は、空気
調和装置が停止中に、外気温度センサ４,冷媒温度セン
サ１９がステップＳ１で検出する外気温度と吐出冷媒温
度Ｔaに基づき、ステップＳ２で図２(Ａ)のグラフを用
いて冷媒温度センサ１９が脱落しているか否かを判別す
る。そして、脱落している場合は、ステップＳ８で、Ｌ
ＥＤ６にその旨を表示させ、ステップＳ９で、図２(Ｂ)
のグラフにて冷,暖房のいずれかを選んだ後、吐出冷媒
温度Ｔaに代えて外気温度センサ４からの外気温度を用
いて、圧縮機１１の能力および膨張弁１５と室内膨張弁
２a〜２eの開度を制御する一方、脱落していない場合
は、ステップＳ３で、冷媒温度センサ１９からの吐出冷
媒温度Ｔaを用いて通常の制御を行なう。

【００１３】空気調和装置が運転されると、制御部５
は、外気温度センサ４,冷媒温度センサ１９がステップ
Ｓ４で検出する外気温度と吐出冷媒温度Ｔaに基づき、
ステップＳ５で、運転中のモードが冷房,暖房のいずれ
であるかを判別し、判別結果に応じて吐出冷媒温度Ｔa
および外気温度(暖房時はＴc,冷房時はＴh)が夫々正常
範囲内にあるか否かを判別する。そして、正常範囲内で
あれば、ステップＳ３の通常の制御を続行するが、そう
でなければ、暖房時はステップＳ６に,冷房時はステッ
プＳ１０に夫々進む。ステップＳ６では、吐出冷媒温度
Ｔaが外気温度Ｔcに略等しいか否かを判別し、略等しい
ときはステップＳ８,Ｓ９に進んで、上述と同様にＬＥ
Ｄに冷媒温度センサの脱落を表示させ、異常時の制御を
行なう一方、略等しくないときはステップＳ７に進ん
で、例えば夏に誤って暖房スイッチが押されるなどで吐
出冷媒温度Ｔaが異常に高くなったとして、運転を緊急
停止させる。また、ステップＳ１０でも、ステップＳ６
と同様、吐出冷媒温度Ｔaが外気温度Ｔhに略等しか否か
を判別し、略等しければステップＳ８,Ｓ９に進み、略
等しくなければステップＳ１１に進んで、例えば冬に誤
って冷房スイッチが押されるなどで外気温度(冷媒蒸発
温度Ｔc)が異常に低くなったとして、運転を緊急停止さ
せる。

【００１４】かくて、圧縮機１１の能力や膨張弁１５の
開度などを制御すべく吐出管１８aに取り付けられた冷
媒温度センサ１９が、何らかの原因で脱落しても、従来
例と異なり空気調和装置の運転が緊急停止されずに、外
気温度を用いた異常時制御が続けられ、メーカのサービ
スマンやユーザは、ＬＥＤ６を見るだけでセンサの脱落
が判り、直ちに適切な対策をとることができる。つま
り、センサの脱落を知るのに、空気調和装置を分解し、
長時間をかけて各部品を個々に点検せずに済み、正常な
プリント基板や電動弁などの部品を無駄に交換すること
がなく、メインテナンスの回数を減じ、修理作業の能率
化が図れるとともに、運転信頼性の向上が図られる。ま
た、制御部５に異常時停止手段等の機能を加えているの
で、冷暖房スイッチの押し間違い等で吐出冷媒温度Ｔa
が異常に高くなり、あるいは蒸発冷媒温度が異常に低く
なるときは、直ちに運転が停止され、高温あるいは冷媒
液の吸込による圧縮機１１の故障を未然に防止すること
ができる。なお、上記実施例では、制御部５で運転停止
中にも冷媒温度センサ１９の脱落の有無を判別するよう
にしているので、運転開始時に既にセンサが脱落してい
てもこれを知ることができ、異常時制御により運転を開
始できるという利点がある。

【００１５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
空気調和装置は、冷媒温度センサが検出する吐出冷媒温
度により圧縮機や膨張弁を制御するヒートポンプ式冷凍
回路において、外気温度センサで外気の温度を検出し、
第１判別手段で、運転中のモードが冷,暖房のいずれで
あるかを判別し、判別結果に応じて冷媒温度センサによ
る吐出冷媒温度が正常範囲内にあるか否かを判別し、こ
こで否と判別されたとき、第２判別手段で、上記吐出冷
媒温度が外気温度センサによる外気温度に略等しいか否
かを判別し、ここで肯と判別されたとき、異常時制御手
段により、異常検知信号を表示部に出力して冷媒温度セ
ンサの脱落を表示させるとともに、上記外気温度に基づ
いて圧縮機の能力や膨張弁の開度を制御するようにして
いるので、サービスマンは表示により脱落を直ちに知っ
て適切な措置をとれ、無駄な修理を回避できて点検作業
の能率化が図れ、センサの脱落でも運転が停止しないか
ら、運転信頼性が向上する。また、上記第１判別手段
で、外気温度センサによる外気温度が正常範囲内にある
か否かをさらに判別させ、ここで否と判別され、かつ上
記第２判別手段で否と判別されたとき、異常時停止手段
により、運転を緊急停止させれば、高温あるいは冷媒液
の吸込による圧縮機の故障等を未然に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の空気調和装置の一実施例を示すヒー
トポンプ式冷凍回路図である。

【図２】 図１の制御部の判別手法を示す図である。

【図３】 上記制御部による制御の流れを示すフローチ
ャートである。

【図４】 従来の空気調和装置を示すヒートポンプ式冷
凍回路図である。

【符号の説明】

４…外気温度センサ、５…制御部、６…ＬＥＤ、１１…
圧縮機、１２…四路切換弁、１３…室外熱交換器、１５
…膨張弁、１６a〜１６e…室内熱交換器、１８a〜１８f
…管路、１９…冷媒温度センサ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機(１１),四路切換弁(１２),室外熱
   交換器(１３),膨張弁(１５)および室内熱交換器(１６a
   〜１６e)を順次管路(１８a〜１８f)で接続したヒートポ
   ンプ式冷凍回路と、吐出冷媒の温度を検出する冷媒温度
   センサ(１９)と、この冷媒温度センサ(１９)の検出信号
   に基づき上記圧縮機(１１)の能力および上記膨張弁(１
   ５)の開度を制御する制御部(５)を備えた空気調和装置
   において、 外気の温度を検出する外気温度センサ(４)と、運転中に
   設定された運転モードが冷房または暖房のいずれである
   かを判別し、判別した運転モードに応じて上記冷媒温度
   センサ(１９)からの検出信号が表わす吐出冷媒温度(Ｔ
   a)が正常範囲内にあるか否かを判別する第１判別手段
   (５)と、この第１判別手段(５)が否と判別したとき、上
   記吐出冷媒温度(Ｔa)が上記外気温度センサ(４)の検出
   信号が表わす外気温度(Ｔh,Ｔc)に略等しいか否かを判
   別する第２判別手段(５)と、この第２判別手段(５)が肯
   と判別したとき、異常検知信号を出力するとともに上記
   外気温度センサ(４)の検出信号に基づいて上記四路切換
   弁(１２),圧縮機(１１)の能力および膨張弁(１５)の開
   度を制御する異常時制御手段(５)と、上記異常検知信号
   を受けて、冷媒温度センサ(１９)の脱落を表示する表示
   部(６)を設けたことを特徴とする空気調和装置。
2. 【請求項２】 上記第１判別手段(５)は、判別した運転
   モードに応じて上記外気温度センサ(４)からの検出信号
   が表わす外気温度(Ｔh,Ｔc)が正常範囲内にあるか否か
   をさらに判別する一方、この第１判別手段(５)が否と判
   別し、かつ上記第２判別手段(５)が否と判別したとき、
   運転を緊急停止させる異常時停止手段(５)を設けた請求
   項１に記載の空気調和装置。