JP4455869B2 - 空気調和機及びその運転制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は空気調和機に関するもので、より詳しくは室外熱交換機における霜の成長(着床)を遅延させ得る空気調和機及びその運転制御方法に関する。
一般的に、空気調和機(ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ)は住居空間、レストラン、又は事務室などの室内空間を冷房又は暖房する装置である。
前記空気調和機は普通室内機と室外機とに分けられる。前記室外機は圧縮機、室外熱交換機及びアキュムレーターなどからなり、前記室内機は室内熱交換機及び膨張バルブからなる。
前記空気調和機は普通室内機と室外機とに分けられる。前記室外機は圧縮機、室外熱交換機及びアキュムレーターなどからなり、前記室内機は室内熱交換機及び膨張バルブからなる。
前記空気調和機が冷房運転を行う場合、冷媒は圧縮機、室外熱交換機、膨張バルブ、室内熱交換機の順に流れる。
前記室外熱交換機は、圧縮機から押送された高温／高圧の気体状態の冷媒を凝縮させる凝縮機の役割を果たす。前記膨張バルブ２２は凝縮された冷媒を低温／低圧の気体状態に膨張させて室内熱交換機に送る。
前記室内熱交換機２１は、冷媒を室内空気と熱交換させて低温／低圧の気体状態及び液体状態が混ざっている２相の冷媒に変える。
前記室内熱交換機２１は、冷媒を室内空気と熱交換させて低温／低圧の気体状態及び液体状態が混ざっている２相の冷媒に変える。
なお、前記空気調和機が暖房運転を行う場合、前記圧縮機で圧縮された冷媒は室内熱交換機、膨張バルブ、アキュムレーター、室外熱交換機の順に流れる。
この際、前記室内熱交換機はその内部を通過する高温高圧の冷媒と室内空気とを熱交換させる凝縮機の役割を果たし、前記室外熱交換機はその内部の低温低圧の冷媒と室外空気とを熱交換させる蒸発器の役割を果たす。
前記アキュムレーターは圧縮機への液体冷媒の流入を防ぎ、冷媒のうち、気体冷媒のみを圧縮機へ送る役割を果たす。
前記アキュムレーターは圧縮機への液体冷媒の流入を防ぎ、冷媒のうち、気体冷媒のみを圧縮機へ送る役割を果たす。
一方、前記空気調和機の暖房運転時に、前記室外熱交換機には周りの低温多湿の空気との熱交換による霜が発生し易い。前記霜は室外熱交換機が外部空気と熱交換することを妨げる。従って、前記霜の除去のため、冷媒の流れを逆にする除霜運転を施す。
前記除霜運転を行う場合、冷媒は圧縮機、室外熱交換機、膨張バルブ、室内熱交換機の順に流れる。前記除霜運転が終わると、再び暖房運転が始まる。
前記除霜運転を行う場合、冷媒は圧縮機、室外熱交換機、膨張バルブ、室内熱交換機の順に流れる。前記除霜運転が終わると、再び暖房運転が始まる。
このように、従来の空気調和機は暖房運転時に室外熱交換機における霜成長を防ぐため、冷媒の流れを逆にする除霜運転を行った。
しかし、前記除霜運転が頻繁になると、空気調和機の運転率が下がり、暖房効率が低下するという問題点が発生する。
本発明は、上述の問題点を解決するためなされたもので、本発明の目的はアキュムレーターをシース(ｓｈｅａｔｈ)ヒータで加熱して室外熱交換機の着床を遅延させることにある。
本発明の他の目的は、外気温度などを基準として段階的にシースヒータの発熱量を増加または減少させ、シースヒータによる余計なエネルギー浪費を防止することにある。
また、上記目的を達成するため、本発明は圧縮機から吐出された冷媒が室内熱交換機を経て室内空気と熱交換する段階と、前記熱交換された冷媒が膨張バルブを経て膨張する段階と、前記膨張した冷媒が室外熱交換機を経て室外空気と熱交換されて低温の冷媒になる段階と、暖房運転時に前記室外熱交換機における霜成長を遅延させるため、前記低温の冷媒をアキュムレーターの内部に設けられたシースヒータで加熱する段階と、前記シースヒータの発熱量を多数の温度区間に分かれる外気温度に従って変化させる段階とを含み、前記シースヒータの発熱量を変化させる段階は、前記室外熱交換機に着床が生じ始める外気温度を基準温度として外気温度が基準温度より低ければ、シースヒータの発熱量を増加させる段階と、前記外気温度が基準温度を超える場合に、シースヒータをオフ（ｏｆｆ）にする段階とからなり、前記シースヒータの発熱量は、実験によって前記各温度区間毎に所定の値が決められる空気調和機の運転制御方法を提供する。
なお、前記シースヒータはコイル形態の発熱部と、前記発熱部に連結されて電源を供給する２つの電極からなる。また、前記２つの電極は前記室外熱交換機などで発生した水分に触れることを防止するため防水処理される。
なお、前記シースヒータは熱伝達効率のため銅管からなる。
なお、前記シースヒータは熱伝達効率のため銅管からなる。
また、上記目的を達成するため、本発明は圧縮機から吐出された冷媒が室内熱交換機と膨張バルブからなる多数台の室内機を経て室内空気と熱交換し膨張する段階と、前記膨張した冷媒が室外熱交換機を経て室外空気と熱交換されて低温の冷媒になる段階と、暖房運転時に前記室外熱交換機の霜成長を遅延させるため、前記低温の冷媒をアキュムレーターの内部に設けられたシースヒータで加熱する段階と、前記シースヒータの発熱量を前記室内機の容量に従って変化させる段階とを含んでなる空気調和機の運転制御方法を提供する。
前記シースヒータの発熱量を変化させる段階は、前記室内機のうち、容量が一番小さい室内機の容量を基準とし、暖房運転時に必要な室内機の容量が基準容量より大きければ、シースヒータの発熱量を増加させる段階と、前記室内機の容量が基準容量未満の場合に、シースヒータをオフにする段階からなる。
この時、前記暖房運転時に必要な室内機の容量は多数個の区間に分かれ、前記シースヒータの発熱量は実験によって前記各区間に適合した値が決められる。
この時、前記暖房運転時に必要な室内機の容量は多数個の区間に分かれ、前記シースヒータの発熱量は実験によって前記各区間に適合した値が決められる。
なお、前記シースヒータはコイル形態の発熱部と、前記発熱部に連結されて電源を供給する２つの電極からなる。また、前記２つの電極は前記室外熱交換機などで発生した水分に触れることを防止するため防水処理される。
なお、前記シースヒータは熱伝達効率のため銅管からなり、前記シースヒータの発熱量は外気温度をさらに考慮して決定することが望ましい。
なお、前記シースヒータは熱伝達効率のため銅管からなり、前記シースヒータの発熱量は外気温度をさらに考慮して決定することが望ましい。
以上説明したような本発明は次のような効果を有する。
第一に、本発明はアキュムレーターをシースヒータで加熱して室外熱交換機における着床を遅延させ得る。
第二に、本発明は外気温度などを基準として段階的にシースヒータの発熱量を増加又は減少させ、シースヒータによる余計なエネルギー浪費を防止できる。
第一に、本発明はアキュムレーターをシースヒータで加熱して室外熱交換機における着床を遅延させ得る。
第二に、本発明は外気温度などを基準として段階的にシースヒータの発熱量を増加又は減少させ、シースヒータによる余計なエネルギー浪費を防止できる。
以下、上記目的が具体的に実現できる本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。本実施例を説明するにあたって、同一構成については同一名称及び符号を使用し、これによる付加的な説明は下記で省略する。
図１に示すように、本発明による空気調和機は室外熱交換機の霜成長(着床)を遅延させるため、ヒータ４０を備えたアキュムレーターＡを提供する。
前記アキュムレーターＡは圧縮機の吸入口側に提供され、気相冷媒のみが圧縮機へ流入されるようにする。
前記アキュムレーターＡは圧縮機の吸入口側に提供され、気相冷媒のみが圧縮機へ流入されるようにする。
前記アキュムレーターＡの構造についてより詳しく説明すると、前記アキュムレーターＡは本体１０と、冷媒を本体に案内する流入管２０と、前記本体内の気相冷媒のみを圧縮機に案内する吐出管３０からなる。
そして、前記吐出管３０の下段にはヒータ４０が備えられる。前記ヒータ４０は暖房運転時、アキュムレーターＡを加熱して室外熱交換機の着床を遅延させる役割を行う。
即ち、前記ヒータ４０はアキュムレーターＡを通過する冷媒を加熱する。このように、ヒータ４０により冷媒が加熱されると、圧縮機から吐出される冷媒温度が上昇して空気調和機の暖房能力が上昇することになる。また、冷媒が加熱されると、室外熱交換機を通過する冷媒の蒸発温度もまた上昇して室外熱交換機における着床を遅延させ得る。
前記ヒータ２０には図２に示すような構造のシースヒータ４０が使用される。前記シースヒータ４０はコイル形態の発熱部４１と前記発熱部４１に連結されて電源を供給する２つの電極４２からなる。
前記発熱部４１は内部に挿入された熱線を有する。従って、前記発熱部４１は２つの電極４２を通じて電源が印加されると、熱を発散して冷媒を過熱する。このように、前記発熱部４１はコイル部分のみで構成される。これは液相ではない気相の冷媒が発熱部４１と接触する場合に、シースヒータ４０の表面が過熱される恐れがあるからである。
なお、前記２つの電極４２は室外熱交換機などで発生した水分が触れることを防止するために防水処理される。そして、前記シースヒータ４０は熱伝達効率を向上させるために銅管で製作されることが望ましい。
前記のような構造のシースヒータ４０は図３に示すように、暖房運転が行われる間、一定の発熱量でアキュムレーターＡを加熱して室外熱交換機における着床を遅延させる。
しかし、空気調和機の消費電力は前記シースヒータ４０に加えられる熱量だけ増加する。特に、室外熱交換機に着床が生じない状況においてもシースヒータ４０に同一の熱量が加えられる場合、余計なエネルギー浪費が発生する。
従って、図４に示すように、本発明による空気調和機の運転制御方法が外気温度に従って、前記シースヒータ４０の発熱量を変化させる。
より詳しく説明すると、本発明による空気調和機の運転制御方法において、前記冷媒は圧縮機から吐出されて室内熱交換機を経て室内空気と熱交換する。以後、前記膨張された冷媒は膨張バルブを経て膨張され、室外熱交換機を経て室外空気と熱交換され低温の冷媒になる。
また、暖房運転時に前記室外熱交換機における霜成長を遅延させるために、前記低温の冷媒をアキュムレーターＡの内部に設けられたシースヒータ４０で加熱する。この時、前記シースヒータ４０の発熱量は外気温度に従って変化し、実験により決定される。
前記シースヒータ４０の発熱量を変化させる時、基準温度は前記室外熱交換機に着床が生じ始める外気温度となる。このような基準温度は着床が生じる外気温度だけではなく着床量を決める外気湿度と共に考慮され、実験により決められる。
前記外気温度が基準温度より低ければ、シースヒータ４０の発熱量を増加させ、外気温度が基準温度を超える場合には、シースヒータ４０をオフにする。従って、外気温度が高くて室外熱交換機に着床が生じない温度区間ではシースヒータ４０がオフになり余計なエネルギー浪費を防止できる。
なお、前記外気温度は多数の温度区間に分かれる。また、前記各温度区間に適するシースヒータ４０の発熱量は実験により決められる。
勿論、前記空気調和機の運転制御方法は多数台の室内機を有するマルチ空気調和機にも適用可能である。
勿論、前記空気調和機の運転制御方法は多数台の室内機を有するマルチ空気調和機にも適用可能である。
即ち、図５に示すように、本発明による空気調和機の運転制御方法は室内機の容量によって前記シースヒータ４０の発熱量を変化させる。
前記シースヒータ４０の発熱量を変化させる時、基準となる室内機容量は前記室内機のうち、容量が一番小さい室内機の容量となる。従って、全ての室内機の容量が同じ場合には、室内機１台の容量が基準容量となる。
前記シースヒータ４０の発熱量を変化させる時、基準となる室内機容量は前記室内機のうち、容量が一番小さい室内機の容量となる。従って、全ての室内機の容量が同じ場合には、室内機１台の容量が基準容量となる。
そして、暖房運転時に必要な室内機の容量が基準容量より大きければ、シースヒータ４０の発熱量を増加させ、基準容量未満の場合には、シースヒータ４０をオフにする。
ここで、室内機の容量が基準容量より大きいとは、暖房運転を行う室内機が１台以上であることを意味する。また、室内機の容量が基準容量未満ということは、全ての室内機が冷房運転を行うか、または運転を中止していることを意味する。
上述のような空気調和機の運転制御方法は、室内機が多いと室外熱交換機で熱交換する熱量が多くなり、結局、室外熱交換機の着床量もまた増加するという事実に着目した方法である。従って、室内機の容量が増加すると、シースヒータ４０の発熱量もこれに従って増加する。
また、前記運転時に必要な室内機の容量は多数個の区間に分かれ、前記シースヒータ４０の発熱量は実験により前記各区間に適合した値が決められる。
ここで、前記多数個の区間に分かれる室内機の容量は、各室内機の容量が異なる場合を除いては暖房運転を行う室内機の台数により決められる値である。即ち、暖房運転を行う室内機の台数が多いほど、室内機の容量は増加する。一方、前記シースヒータ４０の発熱量が外気温度をさらに考慮して決められることが望ましい。
すでに説明した実施例以外にも、本発明がその趣旨及び範疇から外れず、他の多くの特定形態に具体化され得るという事実は、該当技術における通常の知識を有する者にとっては自明なものである。従って、上述の実施例は制限的なものではなく、例示的なものとして見なされるべきであり、これにより本発明は上述の詳細な説明に限らず、添付する請求項の範疇及びその同等範囲内で変更され得る。
１０…本体
Ａ…アキュムレーター
２０…流入管
３０…流出管
４０…シースヒータ
４１…発熱部
４２…電極
Ａ…アキュムレーター
２０…流入管
３０…流出管
４０…シースヒータ
４１…発熱部
４２…電極
Claims (12)
- 圧縮機から吐出された冷媒が室内熱交換機を経て室内空気と熱交換する段階と、
前記熱交換された冷媒が膨張バルブを経て膨張する段階と、
前記膨張した冷媒が室外熱交換機を経て室外空気と熱交換されて低温の冷媒になる段階と、
暖房運転時に前記室外熱交換機における霜成長を遅延させるため、前記低温の冷媒をアキュムレーターの内部に設けられたシースヒータで加熱する段階と、
前記シースヒータの発熱量を多数の温度区間に分かれる外気温度に従って変化させる段階と、
を含み、
前記シースヒータの発熱量を変化させる段階は、
前記室外熱交換機に着床が生じ始める外気温度を基準温度として外気温度が基準温度より低ければ、シースヒータの発熱量を増加させる段階と、
前記外気温度が基準温度を超える場合に、シースヒータをオフ（ｏｆｆ）にする段階とからなり、
前記シースヒータの発熱量は、実験によって前記各温度区間毎に所定の値が決められる空気調和機の運転制御方法。 - 前記シースヒータは、
コイル形態の発熱部と、前記発熱部に連結されて電源を供給する２つの電極からなる請求項１記載の空気調和機の運転制御方法。 - 前記２つの電極は前記室外熱交換機などで発生した水分に触れることを防止するため防水処理される請求項２記載の空気調和機の運転制御方法。
- 前記シースヒータは熱伝達効率のため銅管からなる請求項１記載の空気調和機の運転制御方法。
- 圧縮機から吐出された冷媒が室内熱交換機と膨張バルブからなる多数台の室内機を経て室内空気と熱交換し膨張する段階と、
前記膨張した冷媒が室外熱交換機を経て室外空気と熱交換されて低温の冷媒になる段階と、
暖房運転時に前記室外熱交換機の霜成長を遅延させるため、前記低温の冷媒をアキュムレーターの内部に設けられたシースヒータで加熱する段階と、
前記シースヒータの発熱量を前記室内機の容量に従って変化させる段階と、
を含んでなる空気調和機の運転制御方法。 - 前記シースヒータの発熱量を変化させる段階は、
前記室内機のうち、容量が一番小さい室内機の容量を基準とし、暖房運転時に必要な室内機の容量が基準容量より大きければ、シースヒータの発熱量を増加させる段階と、
前記室内機の容量が基準容量未満の場合に、シースヒータをオフにする段階と、
からなる請求項５記載の空気調和機の運転制御方法。 - 前記暖房運転時に必要な室内機の容量は多数個の区間に分かれる請求項６記載の空気調和機の運転制御方法。
- 前記シースヒータの発熱量は、
実験によって前記各区間に適合した値が決められる請求項７記載の空気調和機の運転制御方法。 - 前記シースヒータは、
コイル形態の発熱部と、前記発熱部に連結されて電源を供給する２つの電極からなる請求項５記載の空気調和機の運転制御方法。 - 前記２つの電極は前記室外熱交換機などで発生した水分に触れることを防止するため防水処理される請求項９記載の空気調和機の運転制御方法。
- 前記シースヒータは熱伝達効率のため銅管からなる請求項５記載の空気調和機の運転制御方法。
- 前記シースヒータの発熱量は外気温度をさらに考慮して決定される請求項５記載の空気調和機の運転制御方法。
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