JP3676327B2

JP3676327B2 - Air conditioner and indoor heat exchanger frost prevention method for air conditioner

Info

Publication number: JP3676327B2
Application number: JP2002214235A
Authority: JP
Inventors: 裕志神原; 健一村上
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2022-07-23
Also published as: JP2004053207A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷暖房運転により快適な室内環境を提供する空気調和機に係り、特に、冷房運転時の室内熱交換器フロスト防止運転モードにおける空調フィーリングの改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
室内の冷暖房や除湿（以下、総称して「空調」と呼ぶ）を行う空気調和機は、室内ユニット及び室外ユニットの間を冷媒配管及び電気配線で接続して構成されている。このような空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、絞り機構、室内熱交換器及び四方弁を主な構成要素として冷媒の循環回路を形成するヒートポンプを用いており、冷媒の循環方向を四方弁の操作によって切り換えることで所望の空調運転を行っている。
【０００３】
上述したヒートポンプを用いた空気調和機においては、室内熱交換器において冷媒が気液二相となって流れる領域（以下、「二相部」と呼ぶ）の適所に温度センサを設け、冷房運転時に蒸発器側（低圧側）となる室内熱交換器の温度を検出している。
そして、この検出温度が所定値以下の低温、すなわちフロストの発生が懸念されるような低温を継続して検出した場合には、圧縮機の運転を停止して冷媒の供給をひとまず休止する。圧縮機の運転を休止した後、上述した検出温度が所定値以上に上昇した時点で圧縮機の運転を再開する。このような休止、再開という断続運転を実施して、フロスト防止の運転制御を行っている。
【０００４】
図４は、上述した従来の圧縮機の断続運転によるフロスト防止制御の具体例を示す説明図である。図４に示したように、検出温度ＴがＴα（たとえば２．５℃）まで低下すると圧縮機の運転を停止し、検出温度ＴがＴβ（たとえば８℃）まで上昇すると圧縮機の運転を再開する、単純な断続運転制御を行っていた。
すなわち、圧縮機のフロスト防止制御は、通常運転から切換えるモードとして、温度下降状況下において温度Ｔαだけをモード移行条件に設定し、圧縮機の停止という単一の運転制御モードのみ（１段階）を有するものであった。そして、防止制御から通常運転への切り換えに際しても、温度上昇状況下において温度Ｔβだけをモード移行条件に設定し、運転停止を解除する制御を行っていた。なお、断続運転を行う検出温度Ｔには、圧縮機の断続運転が頻繁に繰り返されないようにするため、Ｔβ−Ｔα（たとえば５．５℃）のヒステリシスが設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した空気調和機においては、空調負荷に見合った能力を確保するため、特に大能力の装置において圧縮機の回転数が高く設定され、結果的に低圧が低くなる傾向にある。このため、室内温度が比較的低い低負荷冷房運転の場合には、室内熱交換器の温度が所定値以下の低温に低下するので圧縮機が停止されやすく、しかも、圧縮機を停止して冷媒の供給を休止した後には、冷房運転を必要とする室内環境にあるため比較的短時間で室内熱交換器の温度が上昇することになる。
従って、圧縮機の停止により冷風が吹き出されなかったり、あるいは、圧縮機の頻繁な断続運転が行われることになるので、冷風が吹き出されたり停止したりというように空調運転の状況が頻繁に変動し、良好な空調フィーリングを得られないという不都合が生じていた。
【０００６】
このため、室内熱交換器の冷房運転時にフロストが発生するのを防止するフロスト防止制御において、新しい室内熱交換器フロスト防止運転モードを採用して、フロスト防止を目的とする圧縮機の停止時間を最小限とする、あるいは圧縮機の頻繁な断続運転を防止することを実現し、空調フィーリングの向上をはかることが望まれている。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、冷房運転時における室内熱交換器フロスト防止運転モードの空調フィーリングを向上させる空気調和機の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に記載の空気調和機は、室内気と室外機ユニットから供給された冷媒との間で熱交換を行う室内熱交換器と、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、当該圧縮機を制御する制御部とを備え、冷房運転時に前記室内熱交換器のフロストを防止する「室内熱交換器フロスト防止運転モード」を有する空気調和機において、前記室内熱交換器は、該熱交換器がフロストする条件を検出するフロスト条件検出手段を有し、前記制御部は、前記「室内熱交換器フロスト防止運転モード」として、前記フロスト条件検出手段の検出値と、前記「室内熱交換器フロスト防止運転モード」の運転制御の開始からの経過時間である圧縮機運転経過時間（ｔ）とに基づいて、前記圧縮機の上限回転数を制限することを特徴とするものである。
【０００９】
このような空気調和機によれば、圧縮機をインバータ制御の電動圧縮機とし、「室内熱交換器フロスト防止運転モード」では、電動圧縮機の運転が、室内熱交換器に設けたフロスト条件検出手段の検出値に応じた２段階以上の圧縮機の運転制御モードを選択可能に設けたので、圧縮機の運転または停止による断続運転以外の圧縮機運転制御を行ってきめ細かいフロスト防止運転制御を実施することが可能になる。
【００１０】
前記フロスト条件検出手段として、前記室内熱交換器の二相部に設けた温度センサまたは圧力センサを用いることが好ましく、これにより、室内熱交換器がフロストに至る温度または圧力の状態を確実に検出することができる。
【００１１】
また、前記「室内熱交換器フロスト防止運転モード」が、少なくとも「圧縮機停止モード」及び「圧縮機回転数制限モード」の２段階で制御されることが好ましく、これにより、「圧縮機回転数制限モード」では圧縮機の回転数を冷房負荷の要求に優先させて制限することができるので、圧縮機を即座に停止しないフロスト防止運転が可能になる。
【００１２】
また、前記「室内熱交換器フロスト防止運転モード」が、前記フロスト条件検出手段の検出値に制御開始後の圧縮機運転経過時間（ｔ）を相関させることで、より一層きめ細かい圧縮機の運転制御が可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる空気調和機の実施の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。
図１は、冷暖房の選択切換を含む空調運転が可能なヒートポンプ式の空気調和機ＡＣの基本的な構成を示す系統図である。図１に示したように、圧縮機１、室外熱交換器２、電子膨張弁（絞り機構）４、室内熱交換器５及び四方弁８が冷媒配管７で連結されて閉回路の冷媒回路を形成し、この冷媒回路を循環する冷媒と空気との熱交換によって、冷媒が気液の状態変化を繰り返すヒートポンプの冷凍サイクルが構成される。
なお、図１に示す冷媒の流れは、室内熱交換器５が蒸発器として機能する冷房運転時の状態である。暖房運転時には、四方弁８の操作により冷媒の流れ方向が逆転するので、室内熱交換器５は凝縮器として機能することとなる。
【００１６】
ここで、本発明にかかる空気調和機ＡＣは、室外機ユニット及び室内機ユニットの二つの大きな構成要素からなる。
室外機ユニットは、不図示の室外機用ケーシング内に、圧縮機１、室外熱交換器２、室外ファン３、電子膨張弁４及び四方弁８を備える構成を採用する。圧縮機１は、インバータ制御される電動モータ１ａを駆動源とする電動圧縮機であり、本実施形態では電動モータ１ａを内蔵した密閉型の圧縮機を採用する。室外熱交換器２は、室外気と冷媒との間で熱交換を行うための熱交換器である。室外ファン３は、室外気を室外機用ケーシング内に導入して室外熱交換器２を通過させる機能を呈する。なお、室外ファン３には、プロペラファンを採用し、駆動源として電動モータ３ａを用いる。
【００１７】
他方の室内機ユニットは、不図示の室内機用ケーシング内に、室内熱交換器５、室内ファン６及び温度センサ９を備える構成を採用する。室内熱交換器５は、室内気と冷媒との間で熱交換を行うための熱交換器である。室内ファン６は、室内機ユニットに設けられた不図示の吸込口から室内気を吸い込み、室内熱交換器５に室内気を提供し、かつ、熱交換を終えた室内気を、室内機ユニットに設けられた不図示の吹出口から吹き出すためのファンである。
この室内ファン６の作動により、吸込口から室内の空気（室内気）を吸い込んで室内熱交換器５を通過させ、室内気と冷媒との熱交換により空調した空調空気を吹出口から室内へ吹き出す構成を実現する。なお、室内ファン６には、通常電動モータ６ａで駆動されるクロスフローファンが使用されている。
温度センサ９は、室内熱交換器５の温度を検出するための温度センサであり、詳細は口述する。
【００１８】
また、制御部１０は、上述した圧縮機１、室外ファン３、電子膨張弁４、室内ファン６などを制御下におき、空気調和機ＡＣの各種運転制御を行う機能を呈する。制御部１０は各制御要素に適した各種の電気回路素子を具備するものであり、本実施形態においては、室外機ユニット及び室内機ユニットに適宜分散して設ける構成を採用する。なお、空気調和機ＡＣは、不図示のリモートコントローラを介して、所望の空調運転モードや空調設定温度等の制御指示情報を受け付け、受け付けた制御情報に基づき、制御部１０が運転制御を行うことができるように、受光部などを備えた既知の遠隔制御信号受信回路を備えている。
【００１９】
上述した構成の空気調和機ＡＣにおいては、図１に示した冷媒回路を、暖房運転時には冷媒が図中時計廻りに循環し、圧縮機１で高温高圧とされた気体冷媒を室内熱交換器５に送出し、この冷媒と室内気との間で熱交換を行うことにより冷媒は凝縮し、高温高圧の液冷媒化が実現される。
また、冷房運転時の冷媒は、冷媒回路を暖房運転時とは逆の半時計廻りに循環する。すなわち、圧縮機１で高温高圧の気体とされた冷媒が、冷媒配管７を通過して室外熱交換器２に送られ、室外気に熱を与えて凝縮液化し高温高圧の液冷媒となる。この高温高圧の液冷媒は、電子膨張弁４を通過して低温低圧の液冷媒となり、再び冷媒配管７を通り室内熱交換器５に送られる。低温低圧の液冷媒は、ここで室内気から熱を奪って当該室内気を冷却するとともに、冷媒自身は蒸発気化して低温低圧の気体冷媒となる。これが再び圧縮機１に送出され、上記過程を繰り返すことになる。
【００２０】
このような冷房運転時においては、前述したように、室内熱交換器５に所定時間以上の低温状態が継続すれば、すなわち、フロストの発生が懸念される温度よりも低い低温状態が所定時間（たとえば１０分程度）以上継続すれば、フロストの発生が問題となる。
そこで、本発明にかかる空気調和機は、以下に説明する「室内熱交換器フロスト防止運転モード」を設け、制御部１０の制御により、室内熱交換器５が所定の低温まで温度低下しないようにし、かつ、空調フィーリングの面でも良好な制御を行いつつ、フロストの発生を防止するものである。
【００２１】
このフロストの発生を防止すべく、室内熱交換器５がフロストすることが懸念される状況にあるか否か、換言すれば室内熱交換器フロスト防止運転モードを実施する必要があるか否かを判断するため、フロスト条件検出手段として、室内熱交換器５の適所に温度センサ９を設ける。
具体的には、この温度センサ９は、室内熱交換器５において冷媒が気液二相状態にある領域に設置されるが、詳細には、冷媒入口から液体で導入される室内熱交換器５に導入される冷媒が冷媒出口から気体となって流出する熱交換器内の冷媒経路のうち、概ね中間位置となる二相部に設置される。
【００２２】
温度センサ９で検出した検出値（検出温度Ｔ）は、制御部１０に入力される。制御部１０内には、たとえば図２に示すように、３つの温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が予め設定されており、制御部１０内に設けられた記憶手段の所定の領域にそれぞれ格納される。入力された検出値を受けつけた制御部１０は、記憶手段に格納された設定温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と、温度センサ９から入力された検出温度Ｔとを比較する。なお、温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の具体例を示すと、たとえばＴ１＝２．５℃、Ｔ２＝５℃、Ｔ３＝８℃となり、この場合、温度Ｔ１がフロストの発生が懸念される温度である。
【００２３】
ここで、空気調和機ＡＣは、制御部１０による検出温度Ｔと上述した３つの設定温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３との比較に基づき選択される「圧縮機運転制御モード」として、運転中の圧縮機を休止させる「圧縮機停止モード」に加えて、運転中の圧縮機の回転数を所定の回転数に抑える「圧縮機回転数制限モード」の２段階のモードが設定されている。
より詳細には、制御部１０が管理する「圧縮機運転制御モード」は、温度を制御モードの移行条件として、圧縮機の回転数を制御する処理を行うモードであり、所定の２つの異なる回転数に応じて制御処理を行う。
【００２４】
室内熱交換器５から検出される温度Ｔが下降していく場合、通常運転モードから最初に運転制御モードを切り換える移行条件（臨界条件）は、図２に示したように、検出温度Ｔが温度Ｔ２と一致することになる。この条件に合致した場合に採用される「圧縮機回転数制限モード」の運転制御では、制御部１０は、圧縮機１の回転数上限を制限して低速運転する制御を行う。この回転数の制御のため、制御部１０は、電動圧縮機の制御回路としてインバータ制御装置を採用する。なお、インバータ制御方式以外に、回転数制御として、極数の変更、滑りの変更などの方式を適宜選択して行ってもよい。
【００２５】
すなわち、制御部１０は、「通常運転」の状態から「圧縮機運転制御モード」に切り換える処理を行い、まず、「圧縮機回転数制限モード」に移行する。具体的には、制御部１０は、設定された回転数上限を最優先とし、たとえ、空調（冷房）負荷に応じて圧縮機１に求められる回転数が、この回転数上限よりも大きい場合であっても、回転数上限以上の高回転数運転を行わないように制御するものである。
【００２６】
また、「圧縮機回転数制限モード」に移行しても、検出温度Ｔが下降した場合には、設定温度Ｔ１が次の運転モードを変更する際の移行条件となる。この条件に合致した場合に採用される「圧縮機停止モード」における運転制御では、制御部１０は、従来と同様に圧縮機１の運転を完全に停止させる運転制御、言い換えれば回転数を０にする制御を行う。このような完全に圧縮機１の運転を停止させる「圧縮機停止モード」は、本発明における室内熱交換器フロスト防止運転モードではフロスト防止の最終的な段階として用いられる手段と位置づけられる。
なお、設置された環境では「室内熱交換器フロスト防止運転モード」が不要の状況で空気調和機ＡＣが運転される、あるいは後天的に温度上昇してフロストの発生が見込まれない状況で運転される場合などに備えて、圧縮機１を通常の空調運転制御に基づき、あるいは空調運転制御に戻して運転する「解除モード」があるのはもちろんである。
【００２７】
続いて、上述した制御部１０の管理下における、「室内熱交換器フロスト防止運転モード」による圧縮機１の運転制御及び作用を具体的に説明する。
通常の冷房運転では、検出温度Ｔは温度Ｔ３より高いため、空調負荷側の運転制御により圧縮機１のＯＮ・ＯＦＦ及び回転数が定められる。しかし、検出温度Ｔが低下してＴ２（Ｔ３＞Ｔ２）より低くなると、制御部１０の制御下で空気調和機ＡＣは、「室内熱交換器フロスト防止運転モード」に入る。具体的には、制御部１０は、第１段階の「圧縮機運転制御モード」である「圧縮機回転数制限モード」に従った圧縮機１の制御を行う。この場合の圧縮機回転数上限は、インバータ制御における最低回転数に設定されるのが一般的であるが、これに限定されるものではない。
【００２８】
こうして、制御部１０が、圧縮機１の回転数上限を最低回転数に制限すると、室内熱交換器５を通過する冷媒循環量が減少することになるので、冷媒が奪う蒸発潜熱も減少して温度低下が抑制されるか、あるいは、温度低下が止まって温度上昇に転じることとなる。
このうち、温度低下が抑制された場合には、圧縮機１の容量（能力）が大きい場合などさらに温度低下してＴ１（Ｔ２＞Ｔ１）まで下がることがある。この場合、Ｔ１はフロストの発生が懸念される温度であり、従って、Ｔ１以下に温度低下するとフロストが極めて発生しやすくなるので、制御部１０の制御下で、空気調和機ＡＣは、圧縮機１の運転を完全に停止する「圧縮機停止モード」の運転制御モードに入る。こうして、制御部１０が圧縮機１の運転を停止すると、冷媒の循環も止まるため冷媒に奪われる蒸発潜熱がなくなり、時間の経過と共に室内熱交換器５の温度が上昇する。そして、検出温度ＴがＴ３まで上昇した時点で、制御部１０は、「室内熱交換器フロスト防止運転モード」を解除する。この解除の後、空調側の制御により圧縮機１の通常運転が開始される。
【００２９】
また、制御部１０は、圧縮機１の回転数を制限した運転で室内熱交換器５の温度が上昇に転じた場合にも、検出温度がＴ３になるまで「圧縮機回転数制限モード」の圧縮機運転制御を継続する。そして、制御部１０は、検出温度ＴがＴ３まで上昇した時点で「室内熱交換器フロスト防止運転モード」を解除する。この解除を受けて、空調側の制御により圧縮機１は通常の運転が開始される。
【００３０】
以上説明したように、空気調和機ＡＣのフロスト防止制御を、上述した「室内熱交換器フロスト防止運転モード」とすれば、圧縮機１の運転・停止の断続運転を行っていた従来とは異なり、圧縮機１を最低回転数に制限した「圧縮機回転数制限モード」の圧縮機運転制御モードが設けられているので、圧縮機１を完全に停止したフロスト防止運転を行わなくてもフロスト防止が可能になり、圧縮機１の停止により低下する空調フィーリングを改善することができる。すなわち、圧縮機１を最低回転数で運転しながらフロスト発生に至る温度低下を防止するので、空調負荷を満足できないまでも冷房運転の冷風を吹き出すことができるようになり、全くあるいはほとんど冷風の吹き出しがない従来及び本発明における「圧縮機停止モード」の運転制御と比較して良好な空調フィーリングを得ることができる。
なお、本発明においては、上述した温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の設定温度幅を広げることにより、かなりの広範囲にわたって「圧縮機回転数制限モード」のフロスト防止運転を実施することができるので、実質的には圧縮機１の停止または断続運転による空調フィーリングの低下を大幅に改善することができる。
【００３１】
さて、上述した実施形態では「圧縮機運転制御モード」を２段階としたが、制御回転数の異なる３段階あるいはそれ以上の運転制御モードを設けて、より一層きめ細かい制御を実施してもよい。例えば、制御部１０における検出温度Ｔに対応する所定の温度をＴ１〜Ｔ４の４段階に設定しておき、上述した実施形態の運転制御モードに加えて、上限を最低回転数に制限する運転制御モードの前にもう一段階、圧縮機１の回転数制限値（上限）を最低回転数よりも少し高い値に設定した運転制御モードを設けることが好ましい。
また、上述した実施形態では、フロスト条件検出手段として温度センサ９を採用したが、冷媒における温度と圧力との相関関係を利用すれば、温度センサ９に代えて圧力センサを採用することも可能である。
【００３２】
さらに、上述した実施形態の「室内熱交換器フロスト防止運転モード」において、圧縮機１のフロスト防止運転制御に加えて、室内ファン６や電子膨張弁４の制御を併用して温度上昇を促進してもよい。
一方の室内ファン６は、圧縮機１の回転数制限または運転停止の実施と共に、回転数を上げて室内熱交換器５を通過する室内気の風量を増し、実質的に室内気で室内熱交換器５を加熱するように制御するのが好ましい。
また、電子膨張弁４については、圧縮機１の回転数制限の実施と共に開度を上げ、室内熱交換器５を通過する冷媒の冷却能力を低下させるように制御するのが好ましい。
なお、上述した室内ファン６及び電子膨張弁４による室内熱交換器５の温度上昇促進は、併用することも可能である。
【００３３】
加えて、以上説明した構成の空気調和機を採用することにより、室内熱交換器のフロスト防止方法として、「室内熱交換器フロスト防止モード」では、前記圧縮機の運転が、前記フロスト条件検出手段の検出値に応じて、異なる制御条件の運転制御モードが順次選択される空気調和機の室内熱交換器フロスト防止方法が実現できる。
詳細には、図１に示した、吸込口から室内気を吸い込みかつ吹出口から吹き出すためのファンと、前記室内気と室外機ユニットから供給された冷媒との間で熱交換を行う室内熱交換器と、これらを含む各機器を収納するケーシングとを具備してなる室内ユニットと、室外熱交換器と、該室外熱交換器または前記室内熱交換器に高温高圧の気体冷媒を送出する圧縮機とを具備してなる室外機ユニットと、各種電気回路素子よりなる制御部とを備え、冷房運転時に前記室内熱交換器のフロストを防止する「室内熱交フロスト防止運転モード」が設けられている空気調和機において、前記「室内熱交フロスト防止運転モード」では、前記電動圧縮機の運転が、前記室内熱交換器に設けたフロスト条件検出手段の検出値に応じて、予め定めた２段階以上の「圧縮機運転制御モード」から選択される空気調和機の室内熱交換器フロスト防止方法を提供でき、これにより、フロスト防止を目的とする圧縮機の停止や断続運転による空調フィーリングの低下を改善できるといった顕著な効果が得られ、結果、フロスト防止運転時においても良好な空調フィーリングをユーザに提供できる。
【００３４】
以下、「室内熱交換器フロスト防止運転モード」の他の実施形態を図３に基づき説明する。図３は、圧縮機運転制御の一例を示す制御マップ図である。本実施形態では、上述した実施形態における温度を運転モード切り換え条件とする制御手法に加え、運転時間を圧縮機の運転モード切り換え条件とするものである。このため、フロスト条件検出手段として機能する温度センサ９とともに、制御部１０が運転モードを切り換えるための条件を検出するための運転状況検出手段として、タイマーを用いる。ただし、専用のタイマーを設ける構成に限られるものではなく、通常運転における時間制御を行うためのタイマーを兼用しても良い。
【００３５】
この制御マップでは、圧縮機１のフロスト防止運転制御を行う条件として、温度センサ９のようなフロスト条件検出手段の検出値に、制御開始後の圧縮機運転経過時間（ｔ）を相関させている。具体的には、検出温度（Ｔ）を３パターン、圧縮機運転経過時間（ｔ）を２パターン設定し、それぞれのパターンに応じてマトリクス的にフロスト防止制御のための運転モードを４パターン設定している。なお、本実施形態における圧縮機運転制御の理解容易のために図３に制御マップを示したが、この制御マップに対応した運転制御を、制御部１０の記憶手段の所定の領域に格納された処理プログラムなどに従って、制御部１０が行うことは言うまでもない。
【００３６】
図３の制御マップに示したように、本実施形態では、制御部１０は、記憶手段の所定の領域に、温度センサ９で検出した温度Ｔに対して、予め二つの設定温度Ｔａ，Ｔｂ（Ｔａ＜Ｔｂ）を記憶する。ここで、第１の設定温度Ｔａはフロストの発生が懸念される温度であり、概念としては先の実施形態で説明した設定温度Ｔ１と同義である。第２の設定温度Ｔｂは、温度が下降する状況にある場合に、最初にフロスト防止制御を開始する温度であり、概念としては先の実施形態で説明した設定温度Ｔ２と同義である。そして、制御部１０は、検出温度Ｔと設定温度Ｔａ，Ｔｂとを比較した結果により、マップの位置（縦軸側設定パターン）を選択する。
また、圧縮機１のフロスト防止運転制御を開始してから実際に経過した時間である圧縮機運転経過時間ｔに対して、比較対象となる運転経過時間の所定値ｔａを予め設定しておく。そして、制御部１０は、実際の圧縮機運転経過時間ｔと所定値ｔａとを比較した結果により、マップの位置（横軸側設定パターン）を選択する。
【００３７】
ここで、上述した縦軸側設定パターンと、横軸側設定パターンから、制御部１０が「圧縮機運転制御モード」として選択する運転モードとしては、先に述べた実施形態の「解除（圧縮機運転）」に相当する「制限なし」と、「圧縮機回転数制限モード」に相当する「上限回転数をＲ_ｍａｘ／２に設定」及び「上限回転数をＲ_ｍａｘ／４に設定」と、「圧縮機停止モード」とが予め設定されている。
そして、検出温度Ｔが設定温度Ｔｂより大きい（Ｔｂ＜Ｔ）場合には、室内熱交換器５の温度が高くフロスト発生の恐れがないため、「制限なし」を選択して空調側の運転制御に基づいた圧縮機１の回転数に制御される。
【００３８】
次に、フロスト発生が懸念される温度に比較的近い低温となる状況として、検出温度Ｔが、設定温度Ｔａより大きく、かつ、設定温度Ｔｂ以下（Ｔａ＜Ｔ≦Ｔｂ）となる場合には、制御部１０は、圧縮機１の運転制御モードを圧縮機運転経過時間ｔにより異ならせる制御処理を行う。
すなわち、制御部１０は、圧縮機運転経過時間ｔが所定値ｔａ以下（０＜ｔ≦ｔａ）の場合には「上限回転数をＲ_ｍａｘ／２に設定」を選択し、圧縮機運転経過時間ｔが所定値ｔａより大きい（ｔａ＜ｔ）場合には「上限回転数をＲ_ｍａｘ／４に設定」を選択する。回転数の制御は、先に述べた実施形態と同様に、周波数の制御などにより行う。なお、Ｒ_ｍａｘとは電動モータ１ａがインバータ制御される圧縮機１の最大回転数のことであり、冷媒循環量も最大となる。
【００３９】
このように圧縮機１の上限回転数は、フロスト防止運転の開始時間に応じて２段階に切り換えられ、圧縮機１のフロスト防止運転を開始しても室内熱交換器５の温度上昇が顕著に現れない場合、圧縮機１の回転数をより一層低下させて冷媒循環量を低減することができる。
【００４０】
詳細には、初期のフロスト防止運転においては、圧縮機１の回転数制限を最小限に抑えて良好な空調フィーリングを得ることができる。さらに、初期の制御処理として行われた所定値（時間）ｔａの運転では、設定温度Ｔｂまでの温度上昇が検出できないというフロスト防止にとって厳しい運転状況においては、圧縮機１の上限回転数をさらに低く設定して冷媒循環量を減少させる。
このような段階的適用が可能な制御とすることにより、フロスト防止運転時間の短縮及びフロスト発生の防止が可能になる。
なお、室内熱交換器５の温度が設定温度Ｔｂより高くなると、「室内熱交換器フロスト防止運転モード」は解除（停止）され、空調負荷に応じた通常の空調運転による圧縮機１の回転数制御が行われる。
【００４１】
また、検出温度Ｔが設定温度Ｔａ以下（ｔ≦ｔａ）と低くフロスト発生が強く懸念される場合にも、圧縮機１の運転制御モードは圧縮機運転経過時間ｔにより異なっている。
すなわち、圧縮機運転経過時間ｔが所定値ｔａ以下（０＜ｔ≦ｔａ）の場合には「上限回転数をＲ_ｍａｘ／４に設定」を選択し、圧縮機運転経過時間ｔが所定値ｔａより大きい（ｔａ＜ｔ）の場合には「圧縮機停止モード」を選択する。
【００４２】
このようにすれば、圧縮機１の運転制御モードは、ｔａ以下の運転制御モードに移行した場合でも、フロスト防止運転の開始時間に応じて２段階に切り換えられ、圧縮機１のフロスト防止運転を開始しても室内熱交換器５の温度上昇が顕著に現れない場合、圧縮機１を完全に停止して冷媒の循環を止めることができる。
【００４３】
従って、このｔａ以下の運転制御モードに移行した初期のフロスト防止運転においては、温度条件のみによっていきなり運転を停止するという制御を行わないので、圧縮機１の回転数制限を最小限に抑えて良好な空調フィーリングを得ることができる。
ただし、所定値（時間）ｔａの運転では設定温度Ｔａまでの温度上昇が検出できないというフロスト防止にとって厳しい運転状況になった場合には、圧縮機１を完全に停止して冷媒の循環を止める。
【００４４】
このような段階的処理を行うことにより、必要最低限の回転数制御を行うことになるので、運転期間全体としてフロスト防止運転時間の短縮及びフロスト発生の防止が可能になる。
なお、室内熱交換器５の温度が設定温度Ｔｂより高くなると、「室内熱交換器フロスト防止運転モード」は解除（停止）され、空調負荷に応じた通常の空調運転による圧縮機１の回転数制御が行われる。
また、解除までのシーケンスはこれに限られるものではなく、室内熱交換器５の温度が設定温度Ｔａより高くなった場合に、上述した設定温度Ｔａより大きく、かつ、設定温度Ｔｂ以下の運転制御モードを行うようにしてもよい。
【００４５】
ところで、上述した他の実施形態では２段階の設定温度Ｔａ，Ｔｂ及び１段階の所定値（時間）ｔａを設定した場合について説明したが、設定温度及び所定値（時間）の設定数をより増やせば、さらにきめ細かい運転制御が可能になる。
この場合、上限回転数の設定についてもより多段にするなど適宜変更が可能であり、また、上限回転数の設定値についても、図３に例示したＲ_ｍａｘ／２及びＲ_ｍａｘ／４に限定されることはなく、たとえばインバータ制御の最低回転数を採用するなど適宜変更が可能である。
【００４６】
そして、これまで説明した実施形態の変形例として、温度センサ９に代えて、圧力センサをフロスト条件検出手段として採用することが可能である。
さらに、圧縮機１のフロスト防止運転制御に加えて、室内ファン６や電子膨張弁４のいずれか一方の制御を併用して温度上昇を促進してもよく、あるいは、両方の制御を併用することも可能である。
なお、本発明の構成は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【００４７】
【発明の効果】
上述した本発明の空気調和機によれば、「室内熱交換器フロスト防止運転モード」として、室内熱交換器に設けたフロスト条件検出手段の検出値に応じた２段階以上の圧縮機の運転制御モードを選択可能に設けたので、圧縮機の運転または停止による断続運転以外の圧縮機運転制御を行ってきめ細かいフロスト防止運転制御を実施することが可能になる。このため、フロスト防止を目的とする圧縮機の停止や断続運転による空調フィーリングの低下を改善できるといった顕著な効果が得られ、フロスト防止運転時においても良好な空調フィーリングの空気調和機となる。
【００４８】
特に、「圧縮機運転制御モード」として、少なくとも「圧縮機停止モード」及び「圧縮機回転数制限モード」の２段階を設けてあるので、「圧縮機回転数制限モード」では圧縮機の回転数を冷房負荷の要求に優先させて制限することができ、圧縮機を停止しないフロスト防止運転を実現できる。
また、圧縮機運転制御モードにおいて、フロスト条件検出手段の検出値に制御開始後の圧縮機運転経過時間（ｔ）を相関させるようにすれば、より一層きめ細かい運転制御が可能になって空調フィーリングをより一層向上させることができる。
【００４９】
また、圧縮機運転制御モードにおいて、室内ファンの回転数を上げたり、あるいは、電子膨張弁の開度を上げるようにすれば、室内熱交換器のフロスト防止運転時間を短縮することができるようになり、空気調和機本来の空調運転時間が長くなって所望の空調を効率よく実施することができる。
加えて、本発明の室内熱交換器のフロスト防止方法によれば、「室内熱交換器フロスト防止モード」では、圧縮機の運転が、前記フロスト条件検出手段の検出値に応じて、異なる制御条件の運転制御モードが順次選択されるので、フロスト防止を目的とする圧縮機の停止や断続運転による空調フィーリングの低下を改善できるといった顕著な効果が得られ、結果、フロスト防止運転時においても良好な空調フィーリングをユーザに提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和機の冷媒回路について、構成例を示す系統図である。
【図２】図１に示した空気調和機の「室内熱交換器フロスト防止運転モード」における「圧縮機運転制御モード」の一実施形態として、圧縮機運転制御例を示す図である。
【図３】図１に示した空気調和機の「室内熱交換器フロスト防止運転モード」における「圧縮機運転制御モード」の他の実施形態として、圧縮機運転制御例を示す制御マップ図である。
【図４】空気調和機の「室内熱交換器フロスト防止運転モード」における「圧縮機運転制御モード」の従来例として、圧縮機運転制御例を示す図である。
【符号の説明】
１圧縮機
１ａ電動モータ（インバータ制御）
２室外熱交換器
３室外ファン
４電子膨張弁（絞り機構）
５室内熱交換器
６室内ファン
７冷媒配管
８四方弁
９温度センサ（フロスト条件検出手段）
１０制御部
ＡＣ空気調和機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air conditioner that provides a comfortable indoor environment by air conditioning operation, and more particularly, to improvement of air conditioning feeling in an indoor heat exchanger frost prevention operation mode during cooling operation.
[0002]
[Prior art]
An air conditioner that performs indoor air conditioning and dehumidification (hereinafter collectively referred to as “air conditioning”) is configured by connecting an indoor unit and an outdoor unit with a refrigerant pipe and electric wiring. Such an air conditioner uses a heat pump that forms a refrigerant circulation circuit with a compressor, an outdoor heat exchanger, a throttle mechanism, an indoor heat exchanger, and a four-way valve as main components, and changes the circulation direction of the refrigerant. The desired air conditioning operation is performed by switching by the operation of the four-way valve.
[0003]
In the air conditioner using the heat pump described above, a temperature sensor is provided at an appropriate position in a region where the refrigerant flows in two phases in the indoor heat exchanger (hereinafter referred to as “two-phase portion”), and during cooling operation, The temperature of the indoor heat exchanger on the evaporator side (low pressure side) is detected.
When the detected temperature is continuously lower than a predetermined value, that is, a low temperature at which frost generation is a concern, the operation of the compressor is stopped and the refrigerant supply is temporarily stopped. After stopping the operation of the compressor, the operation of the compressor is resumed when the detected temperature rises to a predetermined value or more. Such intermittent operation such as pause and resumption is performed to control operation for preventing frost.
[0004]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a specific example of the frost prevention control by the intermittent operation of the conventional compressor described above. As shown in FIG. 4, when the detected temperature T decreases to Tα (for example, 2.5 ° C.), the operation of the compressor is stopped, and when the detected temperature T increases to Tβ (for example, 8 ° C.), the operation of the compressor is resumed. A simple intermittent operation control was performed.
That is, in the compressor frost prevention control, as a mode for switching from the normal operation, only the temperature Tα is set as the mode transition condition under the temperature drop condition, and only the single operation control mode (one step) of stopping the compressor is performed. I had it. When switching from the prevention control to the normal operation, the control is performed by setting only the temperature Tβ as the mode transition condition under the temperature rise condition and canceling the operation stop. The detected temperature T at which the intermittent operation is performed is provided with a hysteresis of Tβ−Tα (for example, 5.5 ° C.) so that the intermittent operation of the compressor is not repeated frequently.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the air conditioner mentioned above, in order to ensure the capacity | capacitance corresponding to the air-conditioning load, the rotation speed of a compressor is set high especially in a high capacity | capacitance apparatus, and there exists a tendency for low pressure to become low as a result. For this reason, in the case of low load cooling operation where the indoor temperature is relatively low, the temperature of the indoor heat exchanger decreases to a low temperature below a predetermined value, so that the compressor is likely to be stopped, and the compressor is stopped and the refrigerant is stopped. After the supply of is stopped, the temperature of the indoor heat exchanger rises in a relatively short time because it is in an indoor environment that requires cooling operation.
Therefore, the cold air is not blown out due to the stop of the compressor, or the compressor is frequently intermittently operated, so the air-conditioning operation status fluctuates frequently such as cold air is blown out or stopped. However, there has been a disadvantage that a good air conditioning feeling cannot be obtained.
[0006]
For this reason, in the frost prevention control that prevents the occurrence of frost during the cooling operation of the indoor heat exchanger, a new indoor heat exchanger frost prevention operation mode is adopted to reduce the compressor stop time for the purpose of preventing frost. It is desired to improve the air conditioning feeling by minimizing or preventing frequent intermittent operation of the compressor.
[0007]
This invention is made | formed in view of said situation, and it aims at provision of the air conditioner which improves the air-conditioning feeling of the indoor heat exchanger frost prevention operation mode at the time of air_conditionaing | cooling operation.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The air conditioner according to claim 1 controls an indoor heat exchanger that performs heat exchange between room air and a refrigerant supplied from an outdoor unit, a compressor that compresses the refrigerant, and the compressor. An air conditioner having an “indoor heat exchanger frost prevention operation mode” for preventing frost of the indoor heat exchanger during cooling operation, wherein the indoor heat exchanger includes a frost There is a frost condition detection means to detectAndThe control unit is the "indoor heat exchanger frost prevention operation mode"Based on the detected value of the frost condition detecting means and the compressor operation elapsed time (t) that is the elapsed time from the start of operation control of the “indoor heat exchanger frost prevention operation mode”, the compressor The upper speed limit ofIt is characterized by this.
[0009]
According to such an air conditioner, the compressor is an inverter-controlled electric compressor, and in the “indoor heat exchanger frost prevention operation mode”, the operation of the electric compressor is detected by detecting the frost condition provided in the indoor heat exchanger. Two or more compressor operation control modes can be selected according to the detected value of the means, so that compressor operation control other than intermittent operation due to compressor operation or stoppage is performed, and fine frost prevention operation control is performed It becomes possible to do.
[0010]
As the frost condition detection means, it is preferable to use a temperature sensor or a pressure sensor provided in the two-phase part of the indoor heat exchanger, thereby reliably detecting the temperature or pressure state at which the indoor heat exchanger reaches the frost. can do.
[0011]
Also,Said "Indoor heat exchanger frost prevention operation mode”In at least two stages:“ Compressor stop mode ”and“ Compressor speed limit mode ”Be controlledIn this way, in the “compressor speed limit mode”, it is possible to limit the speed of the compressor in preference to the cooling load request, so that it is possible to perform a frost prevention operation without stopping the compressor immediately. Become.
[0012]
Also,Said "Indoor heat exchanger frost prevention operation mode”Correlates the elapsed time (t) of the compressor operation after the start of control with the detection value of the frost condition detection means, thereby enabling more detailed compressor operation control.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an air conditioner according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
FIG. 1 is a system diagram showing a basic configuration of a heat pump type air conditioner AC capable of air conditioning operation including selection switching between air conditioning and heating. As shown in FIG. 1, a compressor 1, an outdoor heat exchanger 2, an electronic expansion valve (throttle mechanism) 4, an indoor heat exchanger 5 and a four-way valve 8 are connected by a refrigerant pipe 7 to form a closed circuit refrigerant circuit. The refrigeration cycle of the heat pump in which the refrigerant repeats the gas-liquid state change is formed by heat exchange between the refrigerant that is formed and circulated through the refrigerant circuit and the air.
The refrigerant flow shown in FIG. 1 is in a cooling operation state in which the indoor heat exchanger 5 functions as an evaporator. During the heating operation, the flow direction of the refrigerant is reversed by the operation of the four-way valve 8, so that the indoor heat exchanger 5 functions as a condenser.
[0016]
Here, the air conditioner AC according to the present invention includes two large components, that is, an outdoor unit and an indoor unit.
The outdoor unit employs a configuration including a compressor 1, an outdoor heat exchanger 2, an outdoor fan 3, an electronic expansion valve 4, and a four-way valve 8 in an outdoor unit casing (not shown). The compressor 1 is an electric compressor whose drive source is an electric motor 1a that is controlled by an inverter. In the present embodiment, a hermetic compressor incorporating the electric motor 1a is employed. The outdoor heat exchanger 2 is a heat exchanger for exchanging heat between outdoor air and refrigerant. The outdoor fan 3 has a function of introducing outdoor air into the outdoor unit casing and allowing the outdoor heat exchanger 2 to pass therethrough. The outdoor fan 3 employs a propeller fan and uses an electric motor 3a as a drive source.
[0017]
The other indoor unit employs a configuration including an indoor heat exchanger 5, an indoor fan 6, and a temperature sensor 9 in an indoor unit casing (not shown). The indoor heat exchanger 5 is a heat exchanger for exchanging heat between room air and refrigerant. The indoor fan 6 sucks room air from a suction port (not shown) provided in the indoor unit, provides room air to the indoor heat exchanger 5, and uses the indoor air after heat exchange to the indoor unit. It is a fan for blowing out from an air outlet (not shown) provided.
By the operation of the indoor fan 6, indoor air (room air) is sucked from the suction port and passed through the indoor heat exchanger 5, and conditioned air conditioned by heat exchange between the room air and the refrigerant is blown out from the air outlet to the room. Realize the configuration. As the indoor fan 6, a cross flow fan that is normally driven by an electric motor 6a is used.
The temperature sensor 9 is a temperature sensor for detecting the temperature of the indoor heat exchanger 5, and details are dictated.
[0018]
In addition, the control unit 10 has a function of controlling various operations of the air conditioner AC by placing the above-described compressor 1, outdoor fan 3, electronic expansion valve 4, indoor fan 6 and the like under control. The control unit 10 includes various electric circuit elements suitable for each control element. In the present embodiment, a configuration in which the control unit 10 is provided by being appropriately dispersed in the outdoor unit and the indoor unit is employed. The air conditioner AC receives control instruction information such as a desired air conditioning operation mode and air conditioning set temperature via a remote controller (not shown), and the control unit 10 performs operation control based on the received control information. In order to achieve this, a known remote control signal receiving circuit including a light receiving unit is provided.
[0019]
In the air conditioner AC having the above-described configuration, the refrigerant circulates clockwise in the drawing in the refrigerant circuit shown in FIG. 1 during the heating operation, and the gaseous refrigerant that has been brought to high temperature and high pressure by the compressor 1 is converted into the indoor heat exchanger 5. The refrigerant is condensed by performing heat exchange between the refrigerant and the room air, and high-temperature and high-pressure liquid refrigerant is realized.
Further, the refrigerant during the cooling operation circulates through the refrigerant circuit around the counterclockwise direction opposite to that during the heating operation. That is, the refrigerant made into a high-temperature and high-pressure gas by the compressor 1 passes through the refrigerant pipe 7 and is sent to the outdoor heat exchanger 2, and heats the outdoor air to condense and liquefy it to become a high-temperature and high-pressure liquid refrigerant. This high-temperature and high-pressure liquid refrigerant passes through the electronic expansion valve 4 to become a low-temperature and low-pressure liquid refrigerant, and is sent again to the indoor heat exchanger 5 through the refrigerant pipe 7. Here, the low-temperature and low-pressure liquid refrigerant takes heat from the room air and cools the room air, and the refrigerant itself evaporates and becomes a low-temperature and low-pressure gas refrigerant. This is sent again to the compressor 1 and the above process is repeated.
[0020]
In such a cooling operation, as described above, if the low temperature state continues for a predetermined time or more in the indoor heat exchanger 5, that is, a low temperature state lower than the temperature at which the occurrence of frost is concerned is maintained for a predetermined time ( For example, if it continues for more than 10 minutes, the occurrence of frost becomes a problem.
Therefore, the air conditioner according to the present invention is provided with an “indoor heat exchanger frost prevention operation mode” described below so that the temperature of the indoor heat exchanger 5 does not decrease to a predetermined low temperature under the control of the control unit 10. Moreover, the occurrence of frost is prevented while performing good control in terms of air conditioning feeling.
[0021]
In order to prevent the occurrence of this frost, whether or not the indoor heat exchanger 5 is in a situation where there is a concern about frosting, in other words, whether or not it is necessary to implement the indoor heat exchanger frost prevention operation mode. In order to make a determination, a temperature sensor 9 is provided at an appropriate position of the indoor heat exchanger 5 as a frost condition detecting means.
Specifically, the temperature sensor 9 is installed in a region where the refrigerant is in a gas-liquid two-phase state in the indoor heat exchanger 5, but more specifically, the indoor heat exchanger 5 introduced as liquid from the refrigerant inlet. In the refrigerant path in the heat exchanger in which the refrigerant introduced into the refrigerant flows out as a gas from the refrigerant outlet, the refrigerant is installed at a two-phase portion which is substantially at an intermediate position.
[0022]
The detected value (detected temperature T) detected by the temperature sensor 9 is input to the control unit 10. In the control unit 10, for example, as shown in FIG. 2, three temperatures T1, T2, and T3 are set in advance, and are stored in predetermined areas of storage means provided in the control unit 10, respectively. The controller 10 that has received the input detection value compares the set temperatures T1, T2, T3 stored in the storage unit with the detection temperature T input from the temperature sensor 9. Specific examples of the temperatures T1, T2, and T3 are, for example, T1 = 2.5 ° C., T2 = 5 ° C., and T3 = 8 ° C. In this case, the temperature T1 is a temperature at which frost generation is a concern. .
[0023]
Here, the air conditioner AC is a compressor in operation as a “compressor operation control mode” selected based on the comparison between the detected temperature T by the control unit 10 and the above-described three set temperatures T1, T2, and T3. In addition to the “compressor stop mode” in which the engine is stopped, a two-stage mode of “compressor speed limit mode” is set in which the rotational speed of the operating compressor is kept at a predetermined speed.
More specifically, the “compressor operation control mode” managed by the control unit 10 is a mode for performing a process of controlling the rotation speed of the compressor using the temperature as a transition condition of the control mode, and two predetermined different rotations. Control processing is performed according to the number.
[0024]
When the temperature T detected from the indoor heat exchanger 5 decreases, the transition condition (critical condition) for switching the operation control mode from the normal operation mode first is the detected temperature T as shown in FIG. It will coincide with T2. In the operation control of the “compressor rotation speed limit mode” employed when this condition is met, the control unit 10 performs control to limit the rotation speed upper limit of the compressor 1 and operate at low speed. In order to control the rotational speed, the control unit 10 employs an inverter control device as a control circuit of the electric compressor. In addition to the inverter control method, the rotation speed control may be performed by appropriately selecting a method such as changing the number of poles or changing the slip.
[0025]
That is, the control unit 10 performs a process of switching from the “normal operation” state to the “compressor operation control mode”, and first shifts to the “compressor speed limit mode”. Specifically, the control unit 10 gives top priority to the set rotation speed upper limit, for example, when the rotation speed required for the compressor 1 according to the air conditioning (cooling) load is larger than the rotation speed upper limit. Even if it exists, it controls not to perform high-speed driving | running | working more than a rotation speed upper limit.
[0026]
In addition, even if the operation proceeds to the “compressor speed limit mode”, if the detected temperature T decreases, the set temperature T1 becomes a transition condition for changing the next operation mode. In the operation control in the “compressor stop mode” adopted when this condition is met, the control unit 10 performs the operation control for completely stopping the operation of the compressor 1 as in the conventional case, in other words, the rotation speed is set to zero. Control. The “compressor stop mode” for completely stopping the operation of the compressor 1 is positioned as a means used as the final stage of frost prevention in the indoor heat exchanger frost prevention operation mode in the present invention.
In the installed environment, the air conditioner AC is operated in a situation where the “indoor heat exchanger frost prevention operation mode” is not required, or is operated in a situation where frost generation is not expected due to an increase in temperature. Of course, there is a “release mode” in which the compressor 1 is operated based on the normal air-conditioning operation control or returned to the air-conditioning operation control.
[0027]
Subsequently, operation control and operation of the compressor 1 in the “indoor heat exchanger frost prevention operation mode” under the control of the control unit 10 described above will be specifically described.
In normal cooling operation, since the detected temperature T is higher than the temperature T3, ON / OFF and the rotation speed of the compressor 1 are determined by operation control on the air conditioning load side. However, when the detected temperature T decreases and becomes lower than T2 (T3> T2), the air conditioner AC enters the “indoor heat exchanger frost prevention operation mode” under the control of the control unit 10. Specifically, the control unit 10 controls the compressor 1 according to the “compressor rotation speed limit mode” which is the “compressor operation control mode” in the first stage. In this case, the upper limit of the compressor rotational speed is generally set to the minimum rotational speed in the inverter control, but is not limited to this.
[0028]
Thus, if the control unit 10 limits the upper limit of the rotational speed of the compressor 1 to the minimum rotational speed, the amount of refrigerant circulating through the indoor heat exchanger 5 is reduced, so that the latent heat of evaporation taken by the refrigerant is also reduced. The temperature drop is suppressed, or the temperature drop stops and the temperature rises.
Among these, when the temperature decrease is suppressed, the temperature may be further decreased to T1 (T2> T1) when the capacity (capacity) of the compressor 1 is large. In this case, T1 is a temperature at which the occurrence of frost is a concern. Therefore, frost is very likely to occur when the temperature is lowered to T1 or lower. Therefore, under the control of the control unit 10, the air conditioner AC is connected to the compressor 1. The operation control mode of the “compressor stop mode” for completely stopping the operation is entered. Thus, when the control unit 10 stops the operation of the compressor 1, the circulation of the refrigerant is also stopped, so that the latent heat of evaporation lost to the refrigerant disappears, and the temperature of the indoor heat exchanger 5 rises as time passes. When the detected temperature T rises to T3, the control unit 10 cancels the “indoor heat exchanger frost prevention operation mode”. After this cancellation, normal operation of the compressor 1 is started by control on the air conditioning side.
[0029]
Further, the controller 10 also operates in the “compressor rotation speed limit mode” until the detected temperature reaches T3 even when the temperature of the indoor heat exchanger 5 starts to increase in the operation in which the rotation speed of the compressor 1 is limited. Continue compressor operation control. Then, the control unit 10 cancels the “indoor heat exchanger frost prevention operation mode” when the detected temperature T rises to T3. Upon receiving this cancellation, the compressor 1 starts normal operation under the control of the air conditioning side.
[0030]
As described above, if the frost prevention control of the air conditioner AC is the above-described “indoor heat exchanger frost prevention operation mode”, unlike the conventional case where the compressor 1 is intermittently operated and stopped. Since the compressor operation control mode of the “compressor rotation speed limit mode” in which the compressor 1 is limited to the minimum rotation speed is provided, the frost prevention can be performed without performing the frost prevention operation in which the compressor 1 is completely stopped. Therefore, the air-conditioning feeling that decreases when the compressor 1 is stopped can be improved. That is, since the compressor 1 is operated at the minimum number of revolutions to prevent a temperature drop leading to the occurrence of frost, the cooling air can be blown out even if the air conditioning load cannot be satisfied, and the blowout of the cold air is performed at all or almost. Compared with the operation control of the “compressor stop mode” in the prior art and in the present invention, there is a favorable air conditioning feeling.
In the present invention, the frost prevention operation in the “compressor speed limit mode” can be performed over a considerably wide range by widening the set temperature range of the above-described temperatures T1, T2, and T3. Therefore, it is possible to greatly improve the deterioration of the air conditioning feeling due to the stop or intermittent operation of the compressor 1.
[0031]
In the above-described embodiment, the “compressor operation control mode” has two stages. However, three or more operation control modes having different control rotation speeds may be provided to perform finer control. For example, predetermined temperature corresponding to the detected temperature T in the control unit 10 is set in four stages T1 to T4, and in addition to the operation control mode of the above-described embodiment, the operation control for limiting the upper limit to the minimum rotational speed. It is preferable to provide an operation control mode in which the rotational speed limit value (upper limit) of the compressor 1 is set to a value slightly higher than the minimum rotational speed before the mode.
In the above-described embodiment, the temperature sensor 9 is used as the frost condition detection unit. However, if the correlation between the temperature and the pressure in the refrigerant is used, a pressure sensor can be used instead of the temperature sensor 9. is there.
[0032]
Further, in the “indoor heat exchanger frost prevention operation mode” of the above-described embodiment, in addition to the frost prevention operation control of the compressor 1, the control of the indoor fan 6 and the electronic expansion valve 4 is used in combination to promote the temperature rise. May be.
One indoor fan 6 increases the air flow rate of the indoor air passing through the indoor heat exchanger 5 by increasing the rotational speed as the rotational speed of the compressor 1 is restricted or stopped, and substantially exchanges indoor heat with the indoor air. The vessel 5 is preferably controlled to be heated.
Further, the electronic expansion valve 4 is preferably controlled so as to increase the opening degree as the rotational speed of the compressor 1 is restricted and to reduce the cooling capacity of the refrigerant passing through the indoor heat exchanger 5.
In addition, the temperature increase promotion of the indoor heat exchanger 5 by the indoor fan 6 and the electronic expansion valve 4 described above can be used in combination.
[0033]
In addition, by adopting the air conditioner having the above-described configuration, as a frost prevention method for the indoor heat exchanger, in the “indoor heat exchanger frost prevention mode”, the operation of the compressor is performed by the frost condition detecting means. In accordance with the detected value, an indoor heat exchanger frost prevention method for an air conditioner in which operation control modes under different control conditions are sequentially selected can be realized.
Specifically, the indoor heat exchange for exchanging heat between the fan for sucking indoor air from the inlet and blowing it out from the outlet shown in FIG. 1 and the refrigerant supplied from the indoor unit and the outdoor unit. And an indoor unit comprising a casing for housing each device including these, an outdoor heat exchanger, and a compressor for sending a high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant to the outdoor heat exchanger or the indoor heat exchanger And an indoor unit for preventing frost of the indoor heat exchanger during cooling operation is provided. In the air conditioner, in the “indoor heat exchange frost prevention operation mode”, the operation of the electric compressor is performed in two or more stages determined in advance according to the detection value of the frost condition detection means provided in the indoor heat exchanger. The air conditioner indoor heat exchanger frost prevention method selected from the "compressor operation control mode" can be provided, thereby reducing the air conditioning feeling due to the compressor stoppage or intermittent operation for the purpose of frost prevention. As a result, it is possible to provide a remarkable air conditioning feeling to the user even during the frost prevention operation.
[0034]
Hereinafter, another embodiment of the “indoor heat exchanger frost prevention operation mode” will be described with reference to FIG. 3. FIG. 3 is a control map diagram illustrating an example of compressor operation control. In the present embodiment, in addition to the control method using the temperature in the above-described embodiment as the operation mode switching condition, the operation time is used as the operation mode switching condition of the compressor. For this reason, a timer is used as a driving | running condition detection means for detecting the conditions for the control part 10 to switch an operation mode with the temperature sensor 9 which functions as a frost condition detection means. However, the configuration is not limited to a configuration in which a dedicated timer is provided, and a timer for performing time control in normal operation may also be used.
[0035]
In this control map, as a condition for performing the frost prevention operation control of the compressor 1, the elapsed time (t) of the compressor operation after the start of control is correlated with the detected value of the frost condition detecting means such as the temperature sensor 9. . Specifically, 3 patterns of detected temperature (T) and 2 patterns of elapsed compressor operation time (t) are set, and 4 patterns of operation modes for frost prevention control are set in a matrix according to each pattern. ing. In addition, although the control map was shown in FIG. 3 for easy understanding of the compressor operation control in this embodiment, the operation control corresponding to this control map was stored in a predetermined area of the storage means of the control unit 10. It goes without saying that the control unit 10 performs according to the processing program.
[0036]
As shown in the control map of FIG. 3, in the present embodiment, the control unit 10 preliminarily sets two set temperatures Ta and Tb (with respect to the temperature T detected by the temperature sensor 9 in a predetermined area of the storage unit. Ta <Tb) is stored. Here, the first set temperature Ta is a temperature at which generation of frost is a concern, and the concept is synonymous with the set temperature T1 described in the previous embodiment. The second set temperature Tb is a temperature at which the frost prevention control is first started when the temperature is decreasing, and is conceptually synonymous with the set temperature T2 described in the previous embodiment. And the control part 10 selects the position (vertical-axis side setting pattern) of a map by the result of having compared the detection temperature T with preset temperature Ta, Tb.
Further, a predetermined value ta of the operation elapsed time to be compared is set in advance with respect to the compressor operation elapsed time t that is the time actually elapsed after the start of the frost prevention operation control of the compressor 1. And the control part 10 selects the position (horizontal-axis side setting pattern) of a map by the result of having compared the actual compressor driving | operation elapsed time t and the predetermined value ta.
[0037]
Here, as the operation mode selected by the control unit 10 as the “compressor operation control mode” from the above-described vertical axis side setting pattern and horizontal axis side setting pattern, the “release (compressor) of the above-described embodiment” is used. “Unlimited” corresponding to “Operation”) and “Upper limit rotational speed R corresponding to“ Compressor rotational speed limiting mode ”_max / 2 ”and“ Upper limit speed is R_max "Set to / 4" and "compressor stop mode" are preset.
When the detected temperature T is higher than the set temperature Tb (Tb <T), the temperature of the indoor heat exchanger 5 is high and there is no risk of frost generation. The number of rotations of the compressor 1 is controlled based on the above.
[0038]
Next, when the detected temperature T is higher than the set temperature Ta and lower than the set temperature Tb (Ta <T ≦ Tb) as a situation where the temperature is relatively close to the temperature at which frost generation is a concern, The control unit 10 performs a control process for changing the operation control mode of the compressor 1 according to the compressor operation elapsed time t.
That is, when the compressor operation elapsed time t is equal to or less than the predetermined value ta (0 <t ≦ ta), the control unit 10 determines that “the upper limit rotational speed is R_max "Set to / 2" is selected, and when the compressor operating elapsed time t is larger than the predetermined value ta (ta <t),_max Select “Set to / 4”. The number of revolutions is controlled by controlling the frequency as in the above-described embodiment. R_max Means the maximum rotational speed of the compressor 1 in which the electric motor 1a is inverter-controlled, and the refrigerant circulation amount is also maximized.
[0039]
Thus, the upper limit number of rotations of the compressor 1 is switched in two steps according to the start time of the frost prevention operation, and even if the frost prevention operation of the compressor 1 is started, the temperature rise of the indoor heat exchanger 5 is remarkable. When it does not appear, the rotational speed of the compressor 1 can be further reduced to reduce the refrigerant circulation amount.
[0040]
Specifically, in the initial frost prevention operation, it is possible to obtain a favorable air conditioning feeling while minimizing the rotational speed limit of the compressor 1. Further, in the operation of the predetermined value (time) ta performed as the initial control process, the upper limit rotational speed of the compressor 1 is further lowered in the severe operating condition for preventing the frost that the temperature rise to the set temperature Tb cannot be detected. Set to reduce refrigerant circulation.
By adopting such control that can be applied in stages, it is possible to shorten the frost prevention operation time and prevent the occurrence of frost.
When the temperature of the indoor heat exchanger 5 becomes higher than the set temperature Tb, the “indoor heat exchanger frost prevention operation mode” is canceled (stopped), and the rotational speed of the compressor 1 by the normal air conditioning operation according to the air conditioning load. Control is performed.
[0041]
Even when the detected temperature T is as low as the set temperature Ta or less (t ≦ ta) and there is a strong concern about the occurrence of frost, the operation control mode of the compressor 1 varies depending on the compressor operation elapsed time t.
That is, when the compressor operation elapsed time t is equal to or less than the predetermined value ta (0 <t ≦ ta), “the upper limit rotational speed is R_max “Set to / 4” is selected, and when the compressor operation elapsed time t is larger than the predetermined value ta (ta <t), the “compressor stop mode” is selected.
[0042]
In this way, even when the operation control mode of the compressor 1 shifts to the operation control mode of ta or less, it is switched to two stages according to the start time of the frost prevention operation, and the frost prevention operation of the compressor 1 is performed. If the temperature rise of the indoor heat exchanger 5 does not appear significantly even after the start, the compressor 1 can be completely stopped to stop the circulation of the refrigerant.
[0043]
Accordingly, in the initial frost prevention operation that has shifted to the operation control mode below ta, control is not performed to stop the operation suddenly only by the temperature condition, so it is good to minimize the rotational speed limit of the compressor 1 to a minimum. Air conditioning feeling can be obtained.
However, in the operation at the predetermined value (time) ta, when the operation condition becomes severe for preventing the frost that the temperature rise up to the set temperature Ta cannot be detected, the compressor 1 is completely stopped to stop the circulation of the refrigerant.
[0044]
By performing such stepwise processing, the minimum necessary number of revolutions is controlled, so that the frost prevention operation time can be shortened and the occurrence of frost can be prevented over the entire operation period.
When the temperature of the indoor heat exchanger 5 becomes higher than the set temperature Tb, the “indoor heat exchanger frost prevention operation mode” is canceled (stopped), and the rotational speed of the compressor 1 by the normal air conditioning operation according to the air conditioning load. Control is performed.
In addition, the sequence until the release is not limited to this, and when the temperature of the indoor heat exchanger 5 becomes higher than the set temperature Ta, the operation control is greater than the set temperature Ta and not more than the set temperature Tb. You may make it perform a mode.
[0045]
By the way, in the other embodiments described above, the case where the two-stage set temperatures Ta and Tb and the one-stage predetermined value (time) ta are set has been described. However, the set temperature and the predetermined value (time) can be further increased. In this case, more detailed operation control becomes possible.
In this case, the setting of the upper limit rotational speed can be changed as appropriate, for example, by increasing the number of stages, and the setting value of the upper limit rotational speed is also illustrated in FIG._max / 2 and R_max It is not limited to / 4 and can be appropriately changed, for example, by adopting the minimum number of revolutions of inverter control.
[0046]
As a modification of the embodiment described so far, it is possible to employ a pressure sensor as the frost condition detection means instead of the temperature sensor 9.
Further, in addition to the frost prevention operation control of the compressor 1, the control of either the indoor fan 6 or the electronic expansion valve 4 may be used together to promote the temperature rise, or both controls may be used together. Is also possible.
In addition, the structure of this invention is not limited to embodiment mentioned above, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
[0047]
【The invention's effect】
According to the air conditioner of the present invention described above, the operation control of the compressor in two or more stages according to the detection value of the frost condition detection means provided in the indoor heat exchanger as the “indoor heat exchanger frost prevention operation mode”. Since the mode can be selected, it is possible to perform detailed frost prevention operation control by performing compressor operation control other than intermittent operation by operation or stop of the compressor. For this reason, the remarkable effect that the fall of the air-conditioning feeling by the stop of the compressor aiming at frost prevention or intermittent operation can be improved is acquired, and it becomes an air conditioner of the favorable air-conditioning feeling also at the time of frost prevention operation. .
[0048]
In particular, as the “compressor operation control mode”, at least two stages of “compressor stop mode” and “compressor rotation speed limit mode” are provided. Can be limited in preference to the cooling load requirement, and a frost prevention operation without stopping the compressor can be realized.
Further, in the compressor operation control mode, if the detected value of the frost condition detecting means is correlated with the elapsed time (t) of the compressor operation after the start of the control, more detailed operation control can be realized and the air conditioning feeling. Can be further improved.
[0049]
Further, in the compressor operation control mode, the frost prevention operation time of the indoor heat exchanger can be shortened by increasing the rotational speed of the indoor fan or increasing the opening of the electronic expansion valve. As a result, the air conditioning operation time required for the air conditioner is increased, and desired air conditioning can be performed efficiently.
In addition, according to the frost prevention method for an indoor heat exchanger of the present invention, in the “indoor heat exchanger frost prevention mode”, the operation of the compressor varies depending on the detection value of the frost condition detection means. The operation control modes are sequentially selected, so that a remarkable effect is obtained such as the reduction of the air conditioning feeling due to the stoppage of the compressor for the purpose of preventing frost or the intermittent operation, and as a result, it is also good during the frost prevention operation Can provide users with an air conditioning feeling.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing a configuration example of a refrigerant circuit of an air conditioner according to the present invention.
2 is a diagram showing an example of compressor operation control as an embodiment of a “compressor operation control mode” in the “indoor heat exchanger frost prevention operation mode” of the air conditioner shown in FIG. 1. FIG.
3 is a control map diagram showing an example of compressor operation control as another embodiment of “compressor operation control mode” in “indoor heat exchanger frost prevention operation mode” of the air conditioner shown in FIG. 1; .
FIG. 4 is a diagram showing a compressor operation control example as a conventional example of a “compressor operation control mode” in an “indoor heat exchanger frost prevention operation mode” of an air conditioner.
[Explanation of symbols]
1 Compressor
1a Electric motor (inverter control)
2 outdoor heat exchanger
3 Outdoor fan
4 Electronic expansion valve (throttle mechanism)
5 Indoor heat exchangers
6 Indoor fans
7 Refrigerant piping
8 Four-way valve
9 Temperature sensor (Frost condition detection means)
10 Control unit
AC air conditioner

Claims

An indoor heat exchanger that exchanges heat between the indoor air and the refrigerant supplied from the outdoor unit, a compressor that compresses the refrigerant, and a control unit that controls the compressor, and during the cooling operation, In an air conditioner having an “indoor heat exchanger frost prevention operation mode” for preventing frost of the indoor heat exchanger,
The indoor heat exchanger has frost condition detecting means for detecting a condition that the heat exchanger frosts,
The control unit is the detected value of the frost condition detection means as the “indoor heat exchanger frost prevention operation mode” and the elapsed time from the start of operation control of the “indoor heat exchanger frost prevention operation mode”. An air conditioner that limits an upper limit number of rotations of the compressor based on a compressor operation elapsed time (t).

The frost condition detecting means, the air conditioner according to claim 1, characterized in that the temperature sensor or a pressure sensor provided in the two-phase portion of the indoor heat exchanger.

The control unit controls the upper limit rotation speed of the compressor in at least two stages including a stop state and a control state of the compressor as the “indoor heat exchanger frost prevention operation mode”. Item 3. An air conditioner according to item 1 or 2 .

An indoor heat exchanger that exchanges heat between the indoor air and the refrigerant supplied from the outdoor unit, a compressor that compresses the refrigerant, and a control unit that controls the compressor, and during the cooling operation, In the indoor heat exchanger frost prevention method for an air conditioner having an “indoor heat exchanger frost prevention operation mode” for preventing frost of the indoor heat exchanger,
The “indoor heat exchanger frost prevention operation mode” includes a condition in which the heat exchanger frosts and a compressor operation elapsed time that is an elapsed time from the start of operation control in the “indoor heat exchanger frost prevention operation mode” ( and an indoor heat exchanger frost prevention method for an air conditioner, characterized in that the control is to limit the upper limit rotational speed of the compressor based on t).

The condition that the heat exchanger frosts is detected by a temperature sensor or a pressure sensor provided in a two-phase part of the indoor heat exchanger,
Furthermore, the "indoor heat exchanger frost prevention operation mode" controls the limitation of the upper limit rotation speed of the compressor in at least two stages including a stopped state and a limited state of the compressor. The indoor heat exchanger frost prevention method of the air conditioner of 4 .