JP3224079B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、吹き出し風量の
設定が利用者によってなされる室内ファンを備えた空気
調和機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、利用者が室内ファンの吹き出
し風量を設定できるようにした空気調和機が用いられて
いる。このような空気調和機は、例えば室内ファンを駆
動する誘導モータに強風用から弱風用まで５段階に回転
数を切り替えられるよう５個のタップを設け、交流電源
から通電されるタップを利用者の設定に応じて切り替え
るように成されている。そしてこのように吹き出し風量
を利用者が設定できるようにすることで、暖房時に風量
が過多となって体感温度が低下したり、また暖房立ち上
がり時に低温風が吹きつける等して利用快適性が損なわ
れるのを回避できるようになっている。一方、このよう
な空気調和機において、例えばインバータを用いてその
出力周波数を変化させ、これによって圧縮機の圧縮能力
を制御することが従来から行われている。そして圧縮機
をこのように制御可能とすることにより、暖房の立ち上
がり時等のように室温が低いときには上記出力周波数を
高くして、凝縮器として機能する室内熱交換器の温度を
素速く上昇させ、これによって空気調和機の速暖性の向
上が図られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例の空気調和
機では、上述のように室内熱交換器の温度を素速く上昇
させることによって暖房の立ち上がり時等における速暖
性の向上が図られているのであるが、このとき利用者に
よって室内ファンの風量が弱風側に設定されていると、
期待通りの速暖性が得られないという問題が生じてい
る。これは、吹き出される温風が急速に高温となると低
い室温との間の温度差が大きくなり、これに従って吹き
出される空調空気と室内空気との間の比重差が大きくな
ることに起因している。すなわち、室内空気と比較して
比重が小さい高温の空調空気は、十分な風量をもって下
方に吹き出さなければ容易に上昇して室内における天井
側に滞留してしまうのである。そのため上記従来例の空
気調和機では、利用者によって吹き出し風量が弱風側に
設定されている場合、圧縮機の圧縮能力を上昇させても
居住空間として利用される室内の床側では期待通りの速
暖性が得られず、利用快適性の向上が阻害されるという
問題があった。

【０００４】この発明は、上記従来の欠点を解決するた
めになされたものであって、その目的は、利用者による
吹き出し風量の設定にかかわらず、速暖性の向上を確実
に図ることが可能な空気調和機を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１の空気調
和機は、室内熱交換器４と圧縮能力可変に制御される圧
縮機１とを有する冷媒回路と、吹き出し風量の設定が利
用者によってなされる室内ファン６を備え、上記室内熱
交換器４を凝縮器として機能させると共に上記室内ファ
ン６を駆動して暖房運転を行う空気調和機において、目
標熱交換器温度ＴＣｘを設定し、この目標熱交換器温度
ＴＣｘに上記室内熱交換器４の温度ＴＣＰを近付けるよ
う上記圧縮機１の能力制御を行うと共に、上記目標熱交
換器温度ＴＣｘは、上記室内ファン６の吹き出し風量が
少ないときはその吹き出し風量が多いときよりも低い温
度に設定していることを特徴としている。

【０００６】上記請求項１の空気調和機では、吹き出し
風量が少ないときは、吹き出し風量が多いときよりも室
内熱交換器４の温度ＴＣＰが低くなるよう圧縮機１を制
御している。従って吹き出し風量が少ない場合には吹き
出される空調空気と室内空気との比重差が小さくなるの
で、吹き出し風量の設定にかかわらず、室内の温度分布
を改善して速暖性を向上させることが可能となる。

【０００７】また上記の空気調和機は、上記目標熱交換
器温度ＴＣｘは、室温ＤＣｘが低いときには室温ＤＣｘ
が高いときよりも低い温度に設定していることを特徴と
している。

【０００８】上記空気調和機では、室温ＤＣｘに従って
圧縮機１を制御しているので、速暖性を確実に向上させ
ることが可能となる。

【０００９】さらに請求項２の空気調和機は、上記圧縮
機１の能力制御は、暖房運転の立ち上がり時に行うよう
にしたことを特徴としている。

【００１０】上記請求項２の空気調和機では、速暖性を
向上させたことによる利用快適性の改善効果を顕著に得
ることが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、この発明の空気調和機の具
体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説
明する。

【００１２】図１は、この発明の空気調和機の一実施形
態を示すブロック図である。この空気調和機では、同図
に示すように圧縮機１の吐出管１ａと吸入管１ｂとが四
路切換弁１０に接続され、この四路切換弁１０には室外
熱交換器２、キャピラリチューブ３、室内熱交換器４
が、順次第１ガス管１９ａ、第１液管１９ｂ、第２液管
１９ｃ及び第２ガス管１９ｄによって環状に接続されて
いる。また上記室内熱交換器４は室内機に設けられてい
るが、この室内機はさらに室内ファン６を備えている。
この室内ファン６は、低速回転側から順次Ｌ、ＬＭ、
Ｍ、ＭＨ、Ｈの５つのタップを有して回転数を切り替え
可能に構成された誘導ファンモータ６ａによって駆動さ
れ、そしてこの誘導ファンモータ６ａの回転数は、利用
者の操作に基づき風量設定部１２によって切り替えられ
るようになっている。一方、同図において１１は、圧縮
機１を駆動するインバータである。このインバータ１１
は商用交流電源を一旦直流に変換し、再びこれを交流に
交換することにより、その出力周波数を任意に設定して
圧縮機１を圧縮能力可変に駆動するものである。また同
図における５は制御部であり、マイクロコンピュータの
機能を含む集積回路等によって構成されている。この制
御部５は、室内熱交換器温度検出器１３、室内温度検出
器１４、及び上記誘導ファンモータ６ｂの回転数を検出
する回転数検出器６ｂの出力をそれぞれ入力し、そして
上記インバータ１１に制御信号を出力してその出力周波
数を制御するものである。なお同図において９は、圧縮
機１での液圧縮を防止すべく設けられたアキュームレー
タであり、また７は液閉鎖弁、そして８はガス閉鎖弁で
あって、それぞれ配管作業時における冷媒漏れを防止す
べく設けられたものである。そして上記室内熱交換器温
度検出器１３及び室内温度検出器１４はサーミスタ等を
用いて構成され、回転数検出器６ｂはマグネット等を用
いて構成されている。

【００１３】ところで上記のような空気調和機では、暖
房運転の立ち上がり時等のように室内空気と吹き出され
る空調空気との温度差が大きい場合に、室内ファン６に
よる吹き出し風量が少ないと室内の床側にまで温風が到
達しないという問題が生ずるのは上述の通りである。そ
して図４は、各室温ＤＣａ、ＤＣｂにおいて、温風が床
側にまで到達し得る室内熱交換器温度ＴＣＰを、室内フ
ァン６の回転数に対するグラフとして示している。ここ
で室温ＤＣａは室温ＤＣｂよりも低く、また横軸には誘
導ファンモータ６ａのタップ、Ｌ、ＬＭ、Ｍ、ＭＨ、Ｈ
を室内ファン６の回転数に対応させて示している。そし
て各室温ＤＣａ、ＤＣｂにおいて、同図に示す直線より
も室内熱交換器温度ＴＣＰが下側に位置する場合には吹
き出された温風が床側にまで到達する一方、上記直線よ
りも上側に位置する場合には温風が天井側に滞留すると
いう現象を生じるのである。従って室内ファン６の回転
数が低いほど、そして室温ＤＣｘが低いほど、室内熱交
換器４の温度をより低くしなければならないことが同図
から分かる。ところが一方でグラフ上の表示とは異な
り、中速タップＭに対応する室内ファン６の回転数以上
では、室内熱交換器温度ＴＣＰに殊更の上限を設けなく
ても、温風が天井側に滞留して速暖性を阻害するという
現象はほとんど生じることがない。これは、中速タップ
Ｍに通電して得られる以上の吹き出し風量によれば同時
に室内空気を攪拌できること、そしてこのような吹き出
し風量によっても天井に滞留するような高い温度にまで
室内熱交換器温度ＴＣＰが上昇するのは稀であること等
によるものと考えられる。

【００１４】図２は、図１に示す空気調和機の制御を示
すフローチャートであり、これは上記知見に基づいて制
御部５によって行われるものである。まず本制御は空気
調和，機の運転が開始されることによってスタートする
（ステップＳ１）。ところで上記空気調和機で行われる
運転には冷房運転と暖房運転とがあり、冷房運転時には
四路切換弁１０を図１に示す実線方向に切り替えて、冷
媒を圧縮機１から順に室外熱交換器２、キャピラリチュ
ーブ３、室内熱交換器４を流通させ、室外熱交換器２を
凝縮器として機能させる一方で、室内熱交換器４を蒸発
器として機能させる。そして室内で吸収した熱量を冷媒
を介して室外に放出することにより、冷房運転を行う。
一方、暖房運転時には四路切換弁１０を同図に示す破線
方向に切り替えて、冷媒を上記冷房運転時とは逆方向に
循環させ、室内熱交換器４を凝縮器として機能させる一
方で室外熱交換器２を蒸発器として機能させる。そして
室外で吸収した熱量を冷媒を介して室内に放出し、これ
によって暖房運転を行うようになっている。そこで開始
された運転が暖房運転か否かをステップＳ２で判断し、
暖房運転時であった場合には次にステップＳ５に進む一
方、そうでない場合にはステップＳ４へ移行して本制御
を終了する。

【００１５】ステップＳ５では、回転数検出器６ｂから
上記誘導ファンモータ６ａの回転数ｒｐｍを入力して把
握する。そしてこれを所定の基準回転数ｒｐｍｘと比較
し、上記回転数ｒｐｍが基準回転数ｒｐｍｘよりも小さ
い場合には次にステップＳ６に進む一方、そうでない場
合にはステップＳ４へ移行して本制御を終了する。ここ
で上記基準回転数ｒｐｍｘは、中速タップＭに通電して
得られる誘導ファンモータ６ａの回転数と中低速タップ
ＬＭに通電して得られるその回転数との中間の回転数に
設定している。従って上記誘導ファンモータ６ａが低速
タップＬ又は中低速タップＬＭに通電して回転駆動され
ている場合にのみステップ６に進み、それ以外のタップ
に通電されている場合には本制御を終了するのである。

【００１６】次に進むステップＳ６では、室内温度検出
器１４から室温ＤＣｘを入力して把握し、そしてステッ
プＳ７では上記室温ＤＣｘから目標熱交換器温度ＴＣｘ
を算出し設定する。ところでこの目標熱交換器温度ＴＣ
ｘは、図４のグラフにおける室温ＤＣｘ（ＤＣａ、ＤＣ
ｂ等）に対応する直線よりも下側に位置する温度に設定
するのであるが、速暖性を害することのないよう上記直
線には比較的近接して位置する温度とするのが望まし
い。また空気調和機の暖房運転を続けると室温ＤＣｘは
上昇し、また室内の状態の変化によっては下降する場合
もある。するとこの室温ＤＣｘの変化に従って上記目標
熱交換器温度ＴＣｘも変更する必要が生じるのである
が、室温ＤＣｘの上昇時と下降時とでは同じ室温ＤＣｘ
に対して異なる目標熱交換器温度ＴＣｘを設定するよう
にしている。図３はこの様子を示す説明図である。まず
室温上昇時には、ＤＣ４以下の室温に対してＴＣ５とい
う目標熱交換器温度を設定し、室温がＤＣ４を越えると
目標熱交換器温度をＴＣ４に変更する。そして同様に室
温がＤＣ３、ＤＣ２、ＤＣ１を越えるのに従って、目標
熱交換器温度をそれぞれＴＣ３、ＴＣ２、ＴＣ１と変更
して行く。一方、室温下降時には、室温がＤＣ２を下回
った時に目標熱交換器温度をＴＣ１からＴＣ２へと変更
し、順次ＴＣ３、ＴＣ４、ＴＣ５と室温に下降に従って
変更する。すなわち、例えば室温がＤＣ３とＤＣ４との
間にあるとき、それが温度上昇時であれば目標熱交換器
温度としてＴＣ４が設定されるが、温度下降時であれば
ＴＣ３が設定されるようにしているのである。これは、
室温ＤＣｘの微妙な上下動によって制御にハンチングが
生じるのを防止するためである。

【００１７】さて、このようにして設定された目標熱交
換器温度ＴＣｘと、室内熱交換器温度検出器１３から入
力して把握した室内熱交換器温度ＴＣＰとを、ステップ
Ｓ８及びステップＳ１０で比較する。上記目標熱交換器
温度ＴＣｘよりも室内熱交換器温度ＴＣＰの方が高い場
合はステップＳ８からステップＳ９へと進み、インバー
タ１１に制御信号を出力して圧縮機１の運転周波数を１
ステップ下降させる。すると室内熱交換器温度ＴＣＰは
下降傾向となる。また上記目標熱交換器温度ＴＣｘより
も室内熱交換器温度ＴＣＰの方が低い場合には、ステッ
プＳ１０からステップＳ１１へと進み、圧縮機１の運転
周波数を１ステップ上昇させる。するとこの場合には室
内熱交換器温度ＴＣＰは上昇傾向となる。一方、目標熱
交換器温度ＴＣｘと室内熱交換器温度ＴＣＰとが略等し
い場合には、ステップＳ１２へと進んで圧縮機１の運転
周波数を維持し、これによって室内熱交換器温度ＴＣＰ
の維持を図る。そして以上のステップＳ９、Ｓ１１、Ｓ
１２からは、次にステップＳ５へと戻って上記誘導ファ
ンモータ６ａの回転数ｒｐｍが基準回転数ｒｐｍｘ以上
となるまで上記ルーチンを繰り返す。またこのような暖
房運転を継続して行うと次第に室温ＤＣｘが上昇するの
で、これに従って目標熱交換器温度ＴＣｘも上昇させる
のは上述の通りである。しかしながらある程度以上に室
温が上昇すると空調空気の温度と室温とが近接するの
で、目標熱交換器温度ＴＣｘによって室内熱交換器温度
ＴＣＰを制限せずとも温風は床側にまで到達するように
なる。従ってこのような場合には目標熱交換器温度ＴＣ
ｘによる室内熱交換器温度ＴＣＰの制御を解除し、速暖
性をさらに向上させるようにしている。すなわちステッ
プＳ７で設定する目標熱交換器温度ＴＣｘを、利用者の
設定によって要求される最終的な温度とするのであり、
従って図４の斜線で示す付近の領域が本制御を行う領域
となる。

【００１８】以上のように構成され、そして制御を行う
空気調和機では、誘導ファンモータ６ａが低速タップＬ
又は中低速タップＬＭに通電されて室内ファン６の吹き
出し風量が少ない場合には、室内熱交換器温度ＴＣＰの
上昇を目標熱交換器温度ＴＣｘによって制御している。
そのため吹き出される空調空気と室内空気との温度差は
小さく、そしてこれに従って上記両者の比重差も小さく
なるから、吹き出し風量が少ない場合であっても空調空
気が天井側に滞留するのを回避することができる。従っ
て利用者が設定した吹き出し風量にかかわらず、室内の
床側にまで温風を到達させて速暖性の向上を図ることが
できる。またこのとき、図４に示すグラフに従って、上
記目標熱交換器温度ＴＣｘは吹き出し風量が少ないほど
低く、また室温が低いほどそれにつれて低く設定してい
る。従って上記効果を確実に得ることができる。一方、
吹き出し風量が十分に多いときには、上記目標熱交換器
温度ＴＣｘによる室内熱交換器温度ＴＣＰの制御を行わ
ないようにしている。従って室内熱交換器温度ＴＣＰを
十分に高くして速暖性をさらに向上させることができ
る。また、このような制御が必要となるのは室温が低い
場合であるが、上記空気調和機では暖房運転の立ち上が
り時にも本制御が開始されるようにしているので、速暖
性の改善による利用快適性の向上を顕著なものとするこ
とができる。

【００１９】以上にこの発明の具体的な実施の形態につ
いて説明したが、この発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施するこ
とができる。例えば上記空気調和機ではマグネット等を
用いて構成された回転数検出器６ｂによって誘導ファン
モータ６ａの回転数ｒｐｍを検出し、これを制御部５に
伝送するようにしたが、これは、現在通電されているの
がどのタップであるかを制御部５に伝送し、これを基礎
にステップＳ５で吹き出し風量の判断を行うようにして
もよい。また上記空気調和機ではタップの切り替えによ
って回転数ｒｐｍを設定する誘導ファンモータ６ａを用
いたが、これは、印加電圧の調整によって回転数ｒｐｍ
を設定する直流ファンモータ等を用いてもよい。

【００２０】

【発明の効果】上記請求項１の空気調和機では、吹き出
し風量が少ない場合には吹き出される空調空気と室内空
気との比重差が小さくなるので、吹き出し風量の設定に
かかわらず、室内の温度分布を改善して速暖性を向上さ
せることが可能となる。

【００２１】また上記空気調和機では、速暖性を確実に
向上させることが可能となる。

【００２２】さらに請求項２の空気調和機では、速暖性
を向上させたことによる利用快適性の改善効果を顕著に
得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の空気調和機の一実施形態を示すブロ
ック図である。

【図２】上記空気調和機の制御フローチャートである。

【図３】室温と目標熱交換器温度との関係を示す説明図
である。

【図４】床側にまで温風を到達させることが可能な室内
熱交換器温度を、室内ファン回転数との関係で示すグラ
フである。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ４ 室内熱交換器 ６ 室内ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室内熱交換器（４）と圧縮能力可変に制
   御される圧縮機（１）とを有する冷媒回路と、吹き出し
   風量の設定が利用者によってなされる室内ファン（６）
   とを備え、上記室内熱交換器（４）を凝縮器として機能
   させると共に上記室内ファン（６）を駆動して暖房運転
   を行う空気調和機において、目標熱交換器温度（ＴＣ
   ｘ）を設定し、この目標熱交換器温度（ＴＣｘ）に上記
   室内熱交換器（４）の温度（ＴＣＰ）を近付けるよう上
   記圧縮機（１）の能力制御を行うと共に、上記目標熱交
   換器温度（ＴＣｘ）は、上記室内ファン（６）の吹き出
   し風量が少ないときはその吹き出し風量が多いときより
   も低い温度に設定し、また室温（ＤＣｘ）が低いときに
   は室温（ＤＣｘ）が高いときよりも低い温度に設定して
   いることを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 上記圧縮機（１）の能力制御は、暖房運
   転の立ち上がり時に行うようにしたことを特徴とする請
   求項１の空気調和機。