JP4605306B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
図1に、空気調和装置1の冷媒回路10を示す冷媒回路図を示す。
図2に、室外機2の正面側の外観斜視図を示す。図3に、室外熱交換器23および室外ファン26との位置関係についての斜視図を示す。図4に、室外熱交換器23の背面側の斜視図を示す。
図5に、室外機2の機械室の内部構造を示す全体前方斜視図を示す。図6に、室外機2の機械室の内部構造を示す斜視図を示す。図7に、室外熱交換器23と底板2bとの配置関係についての斜視図を示す。
図7に示す合流配管Jは、上述したように、断面積が、第1分岐配管K1、第2分岐配管K2および第3分岐配管K3の各配管の断面積相当の面積を有しているため、室外熱交換器23のうち、第1分岐配管K1、第2分岐配管K2および第3分岐配管K3の部分では、合流配管Jよりも熱交換有効表面積を増大させることができている。また、合流配管Jの部分には、第1分岐配管K1、第2分岐配管K2および第3分岐配管K3の部分と比較して、大量の冷媒がまとまって集中的に流れているため、室外熱交換器23の下方における氷の成長をより効果的に抑制させることができている。ここで、合流配管Jは、図7に示すように、第1合流配管部分J1、第2合流配管部分J2、第3合流配管部分J3および第4合流配管部分J4が互いに接続されることで構成されている。そして、室外熱交換器23のうち分岐配管Kを流れてきた冷媒は、合流分岐点23jにおいて合流され、冷媒回路10における冷媒の流れが1つにまとめられた状態で、室外熱交換器23の最下端部分を一往復するように配置されている。ここで、第1合流配管部分J1は、合流分岐点23jから室外熱交換器23の最縁部に配置された熱交フィン23zまで延びている。第2合流配管部分J2は、第1合流配管部分J1の端部から複数枚の熱交フィン23zを貫通するように延びている。また、第4合流配管部分J4は、第2合流配管部分J2と同様に、複数枚の熱交フィン23zを貫通するように延びている。第3合流配管部分J3は、第2合流配管部分J2と第4合流配管部分J4とを室外熱交換器23の端部において接続するU字管である。冷房運転時には、冷媒回路10における冷媒の流れは、分岐配管Kにおいて複数に分かれている流れを合流配管Jで1つにまとめられるため、たとえ分岐配管Kを流れる冷媒の合流分岐点23jの直前部分における過冷却度が分岐配管Kを構成する個々の配管を流れる冷媒毎に異なっていたとしても、合流配管Jにおいて冷媒流れを1つにできるため、室外熱交換器23の出口の過冷却度を整えることができる。そして、暖房運転時おいてデフロスト運転をする場合には、ホットガスバイパス弁27を開けて、圧縮機21から吐出した温度の高い冷媒を、室外熱交換器23の他の部分より先に、室外熱交換器23の下端に設けられている合流配管Jに供給することができる。このため、室外熱交換器23の下方近傍に着霜した氷を効果的に解凍させることができる。
図8に、室外機2の送風機構を取り除いた状態での平面図を示す。図9に、室外機2の底板とホットガスバイパス回路Hとの配置関係について平面図で示す。
図10に、アキューム管Fに取り付けられた電磁誘導加熱ユニット6概略斜視図を示す。図11に、電磁誘導加熱ユニット6から遮蔽カバー75を取り除いた状態の外観斜視図を示す。図12に、アキューム管Fに取り付けられた電磁誘導加熱ユニット6の断面図を示す。
上述した電磁誘導加熱ユニット6は、冷凍サイクルを暖房運転させる場合に暖房運転を開始させる起動時、暖房能力補助時、および、デフロスト運転を行う時にアキューム管Fの磁性体管F2を発熱させる制御を行う。ここでは、電磁誘導加熱ユニット6に着目した制御として、(i)流動条件判定処理、(ii)センサ外れ検知処理、(iii)急速高圧化処理、(iv)定常出力処理、および、(v)デフロスト処理について説明する。
電磁誘導加熱を行う際に、アキューム管Fに冷媒が流れていない状況では、加熱負荷は、アキューム管Fのうち電磁誘導加熱ユニット6が取り付けられている部分に滞留している冷媒だけになってしまう。このようにアキューム管Fに冷媒が流れていない状況で、電磁誘導加熱ユニット6による電磁誘導加熱を行ってしまうと、アキューム管Fの温度が冷凍機油を劣化させてしまうほどに異常上昇してしまう。また、電磁誘導加熱ユニット6自体も温度が上昇してしまい、機器の信頼性を低下させてしまう。このため、ここでは、このようにアキューム管Fに冷媒が流れていない状況で電磁誘導加熱ユニット6による電磁誘導加熱が行われることが無いように、電磁誘導加熱を開始する前の段階でアキューム管Fに冷媒が流れていることを確認する流動条件判定処理を行う。
センサ外れ検知処理は、電磁誘導サーミスタ14がアキューム管Fに取り付けられて空気調和装置1の据え付けが終了した後(据え付けが終了した後、電磁誘導加熱ユニット6に電流を供給しているブレーカが落ちた後も含む)であって、初めて暖房運転が開始される際に行う、電磁誘導サーミスタ14の取付状態を確認するための処理である。具体的には、上述の流動条件判定処理においてアキューム管F内の冷媒の流動量が確保されていると判断された後であって、かつ、電磁誘導加熱ユニット6をの出力を最大限にして利用する起動時の急速高圧化処理を行う前に、制御部11が、センサ外れ検知処理を行う。
流動条件判定処理と、センサ外れ検知処理とを終えて、アキューム管Fにおける十分な冷媒の流動が確保され、電磁誘導サーミスタ14のアキューム管Fに対する取付状態が良好であること、および、電磁誘導加熱ユニット6による誘導加熱でアキューム管Fが適切に暖められていることを確認した状態で、制御部11は、急速高圧化処理を開始する。
定常出力処理では、外れ検知供給電力M1(1kW)以上であって最大供給電力Mmax(2kW)以下の出力である定常供給電力M2(1.4kW)を固定出力値として、電磁誘導サーミスタ14の検知温度が起動時目標アキューム管温度である80℃で維持されるように、電磁誘導加熱ユニット6の電流供給頻度をPI制御する。
上述の定常出力処理を継続している際に、室外熱交換器23の室外熱交センサ29cの検知温度が所定値以下になった場合に、室外熱交換器23に付着している霜を溶かす運転であるデフロスト処理を行う。具体的には、四路切換弁22の接続状態を冷房運転と同様にして(図1の点線で示す接続状態)、圧縮機21から吐出される高圧高温ガス冷媒を、室内熱交換器41を通過させる前に室外熱交換器23に提供し、冷媒の凝縮熱を利用して室外熱交換器23に付着している霜を溶かす。
上述の電磁誘導加熱制御では、電磁誘導加熱ユニット6に着目して、(i)流動条件判定処理、(ii)センサ外れ検知処理、(iii)急速高圧化処理、(iv)定常出力処理、および、(v)デフロスト処理について説明した。
導入判定制御では、周囲温度の冷え込みが弱くユーザに対して特別暖かい空気を供給することが特に必要とされていない状況で行う中温吹出制御か、もしくは、周囲温度が低い時にユーザに対してより暖かい調和空気を供給するための高温吹出制御を行う。制御部11は、周囲温度に基づいて、中温吹出制御と高温吹出制御とのいずれの制御を行うかを判断する。
上述した急速高圧化処理では、暖房運転開始から圧力センサ29aの検知圧力が目標高圧圧力Phに達するまでに要する時間を短縮化させるための制御を説明した。これに対して、この起動時能力増大制御では、上述の高温吹出制御が開始された場合に、目標高圧圧力Phに達する時間を短縮化させるために、室外電動膨張弁24の開度を絞り気味にする起動時固定開度制御を行った後、徐々に室外電動膨張弁24の開度を圧縮機21の周波数の上昇とともに上げていく制御である。
暖房運転開始時の室内温度は一般に低いため、室内ファン42を起動時の最初から駆動させると、室内に冷たい空気による空気流れが形成されてしまうことが多い。このため、高温吹出開始制御を行うことで、暖房運転開始後、初めに室内機4から室内に供給される調和空気の温度をある程度高い温度として、ユーザへ与える不快感を低減させる。
起動後暖房運転制御は、室内熱交換器41の室外電動膨張弁24側を流れる冷媒の過冷却度一定制御により、冷凍サイクルの冷媒状態が安定化するように、室外電動膨張弁24の開度を調整する制御である。
(1)
本実施形態の空気調和装置1では、目標高圧圧力Phに達するまで室内ファン42の駆動を停止しておく高温吹出開始制御を行うことで、目標高圧圧力Phに達するまでに要する時間を短縮化させることができている。これにより、暖房起動時において、ユーザに対して迅速に暖かい空気を供給することができている。
従来の空気調和装置であっても、暖房運転を開始する際に、初めに吹き出される空気の温度をある程度高温にするために、圧縮機の駆動開始後、しばらくの間、室内機のファンを駆動させることなく停止状態に維持するものがある。ところが、このような従来の空気調和装置では、室内熱交換器を流れる冷媒の温度を検知する温度センサが設けられており、この検知温度がある程度の高温になることを、室内機のファンの駆動を開始させるための条件としている。すなわち、従来の空気調和装置では、室内機のファンの駆動を開始させるための条件として、室内熱交換器を流れる冷媒の圧力には着目していない。
また、室内機のファンの風量を複数段階に調節できるような従来の空気調和装置において、暖房運転を開始する際に、初めに吹き出される空気の温度をある程度高温にするために、圧縮機の駆動開始後、しばらくの間、室内機のファンを駆動させることなく停止状態に維持し、ある温度条件を満たした場合に風量を小さめに抑えるようにして室内機のファンの駆動を開始させるものがある。そして、室内機のファンを駆動させた後は、設定風量に近づけることを目的として、段階的に風量を上げる処理を行うものがある。
空気調和装置1では、電磁誘導加熱ユニット6による最大供給電力Mmax(2kW)等の大きな出力を実行させる前に、センサ外れ検知処理を行っている。このため、電磁誘導サーミスタ14が実際のアキューム管Fの温度を検知していない状態で、電磁誘導加熱ユニット6による出力が大きく上げられてしまう状況を回避することができる。このため、ヒューズ15や電磁誘導加熱ユニット6の樹脂部材の溶け出しを防止することができている。
以上、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
上記実施形態では、冷凍サイクルの冷媒状態の安定化を過冷却度一定制御により行う場合について例に挙げて説明した。
上記実施形態では、冷凍サイクルの冷媒状態の安定化を過冷却度一定制御により行う場合について例に挙げて説明した。
上記実施形態では、サーモオフ条件を満たした場合に、制御部11が圧縮機21の周波数を最低周波数Qminに落とす場合について説明した。
上記実施形態では、所定復帰高圧閾値Pmと、目標高圧圧力Phとが異なる圧力値である場合について説明した。
上記実施形態では、冷媒回路10のうち、アキューム管Fに対して電磁誘導加熱ユニット6が取り付けられる場合について説明した。
上記実施形態では、アキューム管Fは、銅管F1と磁性体管F2との二重管として構成されている場合を挙げて説明した。
上記他の実施形態(F)で説明した磁性体部材F2aは、ストッパーF1a、F1bを用いることなく配管に対して位置が定まるようにしてもよい。
上記実施形態では、コイル68がアキューム管Fに対して螺旋状に巻き付けられている場合について説明した。
上記実施形態では、室内機4と室外機2とを一台ずつ有している空気調和装置1を例に挙げて説明した。
上記実施形態における各種制御では、例えば、ある値に達したことを条件に各処理を行う場合、ある値を超えたことを条件に各処理を行う場合、ある値以下になったことを条件に各処理を行う場合、ある値を下回ったことを条件に各処理を行う場合等を例に挙げて説明した。
以上、本発明の実施形態について、いくつかの例を挙げて説明したが、本発明はこれらに限られない。例えば、上記記載から当業者が実施可能な範囲で、上述の実施形態の異なる部分を適宜組み合わせて得られる組合せ実施形態も、本発明に含まれる。
6 電磁誘導加熱ユニット
10 冷媒回路
11 制御部
14 電磁誘導サーミスタ
15 ヒューズ
21 圧縮機(圧縮機構)
21e 電流供給部
23 室外熱交換器(室外熱交換器)
24 室外電動膨張弁(膨張機構)
29a 圧力センサ(冷媒圧力把握部)
29b 室外気温センサ(室外温度検知部)
29c 室外熱交温度センサ
29f 圧縮機電流値検知部
41 室内熱交換器
42 室内ファン
43 室内温度センサ(室内温度検知部、供給先温度検知部)
44 室内熱交温度センサ(室内熱交温度把握部)
68 コイル(磁界発生部)
90 コントローラ
95 タイマ
DS 固定開度
Eh 所定電流値
F アキューム管、冷媒配管
M1 外れ検知供給電流
M2 定常供給電流
Mmax 最大供給電流
Ph 目標高圧圧力
Pl 所定低圧閾値
Pm 所定復帰高圧閾値(所定圧閾値)
Pr 異常高圧圧力(所定耐圧基準値)
Qmin 所定最低周波数(所定の最低周波数)
R1 第1周波数
R2 第2周波数
Rmax 所定最大周波数
Tp 所定吐出温度
Tx 所定固定起動時間
Claims (7)
- 圧縮機構(21)、室内熱交換器(41)、室内ファン(42)、膨張機構(24)および室外熱交換器(23)を少なくとも含む空気調和装置(1)であって、
前記圧縮機構から前記室内熱交換器に向けて送られる冷媒の圧力を把握する冷媒圧力把握部(29a)と、
暖房運転の起動時において、前記圧縮機構が起動していない時から前記圧縮機構が起動して前記冷媒圧力把握部(29a)の把握圧力が所定高圧閾値(Ph)に達するか超えるまでは前記室内ファンを停止させた状態とし、
前記冷媒圧力把握部(29a)の把握圧力が前記所定高圧閾値(Ph)に達したか超えた時に前記室内ファン(42)を駆動させ、
前記冷媒圧力把握部(29a)の把握圧力が前記所定高圧閾値よりも低い値である所定低圧閾値(Pl)まで下がるか下回った場合に、前記室内ファン(42)の風量を下げるかもしくは停止させる動作と、
前記冷媒圧力把握部(29a)の把握圧力が前記所定低圧閾値(Pl)より高い値である所定圧閾値(Pm)に達したか超えた場合に、前記室内ファン(42)の風量を上げるかもしくは駆動を開始させる動作と、
を繰り返す
起動時ファン制御を行う制御部(11)と、
前記室内ファン(42)によって生じる空気流れを供給する供給先エリアの気温を検知する供給先温度検知部(43)と、
を備え、
前記制御部(11)は、ユーザからの設定温度に関する情報を受け付けて、前記圧縮機構(21)から前記室内熱交換器(41)に向かう冷媒の流れが無い状態もしくは前記圧縮機構(21)が所定の最低周波数(Qmin)で駆動している状態において、前記供給先温度検知部(43)が検知する温度と前記設定温度に関する情報との関係が所定サーモオン関係になった時に前記圧縮機構(21)から前記室内熱交換器(41)に向かう冷媒の流れを生じさせるサーモオン制御を行い、
前記制御部(11)は、前記サーモオン制御の開始時には、前記起動時ファン制御を行わない、
空気調和装置(1)。 - 圧縮機構(21)、室内熱交換器(41)、室内ファン(42)、膨張機構(24)および室外熱交換器(23)を少なくとも含む空気調和装置(1)であって、
前記圧縮機構から前記室内熱交換器に向けて送られる冷媒の圧力を把握する冷媒圧力把握部(29a)と、
暖房運転の起動時において、前記圧縮機構が起動していない時から前記圧縮機構が起動して前記冷媒圧力把握部(29a)の把握圧力が所定高圧閾値(Ph)に達するか超えるまでは前記室内ファンを停止させた状態とし、
前記冷媒圧力把握部(29a)の把握圧力が前記所定高圧閾値(Ph)に達したか超えた時に前記室内ファン(42)を駆動させ、
前記冷媒圧力把握部(29a)の把握圧力が前記所定高圧閾値よりも低い値である所定低圧閾値(Pl)まで下がるか下回った場合に、前記室内ファン(42)の風量を下げるかもしくは停止させる動作と、
前記冷媒圧力把握部(29a)の把握圧力が前記所定低圧閾値(Pl)より高い値である所定圧閾値(Pm)に達したか超えた場合に、前記室内ファン(42)の風量を上げるかもしくは駆動を開始させる動作と、
を繰り返す
起動時ファン制御を行う制御部(11)と、
室外の気温を検知する室外温度検知部(29b)と、
室内の気温を検知する室内温度検知部(43)と、
前記室内熱交換器(41)を通過する冷媒の温度を把握する室内熱交温度把握部(44)と、
を備え、
前記制御部(11)は、前記室外温度検知部(29b)の検知温度および前記室内温度検知部(43)の検知温度との前記圧縮機構(21)が起動していない時もしくは起動した時における関係が、所定周囲温度条件を満たす場合にのみ前記起動時ファン制御を行い、
前記所定周囲温度条件が満たす温度範囲は、
前記室内熱交換器(41)を通過した後の空気の温度を通過前の空気の温度よりも高い温度にする暖房運転可能温度範囲条件を満たす温度範囲であって、
前記暖房運転可能温度範囲の範囲内の室内温度である所定限度室内温度よりも低いもしくは前記所定限度室内温度以下であり、かつ
前記暖房運転可能温度範囲の範囲内の室外温度である所定限度室外温度よりも低いもしくは前記所定限度室外温度以下である
という温度条件を満たす範囲であり、
前記制御部(11)は、
前記暖房運転可能温度範囲条件を満たしつつ前記所定周囲温度条件を満たさない場合には、前記起動時ファン制御を行うことなく、
前記圧縮機構(21)が起動していない時から前記圧縮機構が起動して前記室内熱交温度把握部(44)の把握温度が所定室内熱交温度に達するか超えるまでは前記室内ファン(42)を停止させた状態とし、
前記室内熱交温度把握部(44)の把握温度が前記所定室内熱交温度に達したか超えた時以降は前記室内ファン(42)を駆動させた状態とする
室内熱交温度制御を行い、
前記制御部(11)は、前記起動時ファン制御では、前記室内熱交温度把握部(44)の把握温度に応じては前記室内ファン(42)を制御しない、
空気調和装置(1)。 - 前記制御部(11)は、前記圧縮機構(21)から前記室内熱交換器(41)に向けて送られる冷媒の圧力が前記所定高圧閾値(Ph)よりも高い所定耐圧基準値(Pr)に達した場合に、前記圧縮機構(21)の駆動状態を規制する、
請求項1または2に記載の空気調和装置(1)。 - 前記圧縮機構(21)が駆動し始めて冷媒流れが生じた時点からの経過時間を把握するタイマ(95)をさらに備え、
前記制御部(11)は、前記冷媒圧力把握部(29a)の把握圧力が前記所定高圧閾値(Ph)に達していない場合もしくは超えていない場合であっても、前記タイマ(95)が把握する経過時間が所定固定起動時間(Tx)を経過した時に、前記室内ファン(42)の駆動を開始させる、
請求項1から3のいずれか1項に記載の空気調和装置(1)。 - 前記圧縮機構から吐出される冷媒温度を検知する吐出温度検知部(29d)をさらに備え、
前記制御部(11)は、前記冷媒圧力把握部(29a)の把握圧力が前記所定高圧閾値(Ph)に達していない場合もしくは超えていない場合であっても、前記吐出温度検知部(29d)が検知する温度が所定吐出温度(Tp)に達したか超えた時に、前記室内ファン(42)の駆動を開始させる、
請求項1から4のいずれか1項に記載の空気調和装置(1)。 - 前記圧縮機構(21)はインバータ制御可能であり、
前記圧縮機構(21)に供給するための電流供給部(21e)と、
前記電流供給部(21e)が扱う電流値を検知する圧縮機電流値検知部(29f)と、
をさらに備え、
前記制御部(11)は、前記冷媒圧力把握部(29a)の把握圧力が前記所定高圧閾値(Ph)に達していない場合もしくは超えていない場合であっても、前記圧縮機電流値検知部(29f)が検知する電流値が所定電流値(Eh)に達したか超えた時に、前記室内ファン(42)の駆動を開始させる、
請求項1から5のいずれか1項に記載の空気調和装置(1)。 - 前記圧縮機構の吸入側における冷媒配管(F)、および/または、前記冷媒配管(F)中を流れる冷媒と熱的接触をする部材、を誘導加熱させるために磁界を生じさせる磁界発生部(68)をさらに備え、
前記制御部(11)は、少なくとも前記起動時ファン制御の実行時に、前記誘導加熱を行う、
請求項1から6のいずれか1項に記載の空気調和装置(1)。
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