JP5177281B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る冷凍装置を用いた空気調和装置の構成図である。図1において、空気調和装置1では、熱源側ユニットとしての室外機2と、利用側ユニットとしての室内機4とが冷媒配管によって接続され、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路10が形成されている。
図2は正面側から視た室外機の外観斜視図であり、図3は背面側から視た室外機2の外観斜視図である。図2及び図3において、室外機2の外殻は、天板2a、底板2b、フロントパネル2c、左側面パネル2d、右側面パネル2fおよび背面パネル2eによって略直方体形状に形成されている。
図4は、右側面パネルと背面パネルを取り除いた状態を示す室外機2の斜視図である。図4において、室外機2は、仕切り板2hによって送風機室と機械室とに区分されている。送風機室には室外熱交換器23及び室外ファン26(図1参照)が配置され、機械室には電磁誘導加熱ユニット6、圧縮機21、及びアキュームレータ25が配置されている。
図5は、底板および機械室のみを残した室外機2の平面図である。なお、図5には、室外熱交換器23の位置が分かるように室内熱交換器23が2点鎖線で描かれている。ホットガスバイパス10hは底板2b上に配置されており、圧縮機21が位置する機械室側から送風機室側に延び、送風機室側を一周して機械室側に戻る。ホットガスバイパス10hの全長の約半分は、室外熱交換器23の下方にある。また、底板2bのうちの室外熱交換器23の下方に位置する部分には、底部2bを板厚方向に貫通する排水口86a〜86eが形成されている。
図6は、電磁誘導加熱ユニットの断面図である。図6において、電磁誘導加熱ユニット6は、アキューム管10fのうち被加熱部分を径方向外側から覆うように配置されており、電磁誘導加熱によって被加熱部分を加熱する。アキューム管10fの被加熱部分は、内側の銅管と外側のステンレス鋼管100fとによって二重管構造となっている。ステンレス鋼管100fに使用されるステンレス材料は、クロムを16〜18%含むフェライト系ステンレス、或はニッケルを3〜5%、クロムを15〜17.5%、銅を3〜5%含む析出硬化系ステンレスが選択される。
空気調和装置1では、四路切換弁22によって、冷房運転および暖房運転のいずれか一方に切り換えることが可能である。
冷房運転では、四路切換弁22が、図1の点線で示された状態に設定される。この状態で圧縮機21が運転されたとき、冷媒回路10では、室外熱交換器23が凝縮器となり、室内熱交換器41が蒸発器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。
暖房運転では、四路切換弁22が、図1の実線で示された状態に設定される。この状態で圧縮機21が運転されたとき、冷媒回路10では、室外熱交換器23が蒸発器となり、室内熱交換器41が凝縮器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。
外気温が−5℃〜5℃のときに、暖房運転がおこなわれたとき、空気中に含まれる水分が室外熱交換器23の表面で結露し、霜となり或は氷結して室外熱交換器の表面を覆い、熱交換性能が低下させる。室外熱交換器23に付着した霜、或は氷を融かすために除霜運転が行われる。除霜運転は、冷房運転と同じサイクルで行われる。
制御部11は、以下の(1)から(11)の諸条件のいずれかが成立すると、電磁誘導加熱ユニット6に対しての強制停止信号をONの状態(すなわち電磁誘導加熱ユニット6による加熱を禁止する)にさせ、その反対に以下の諸条件の全てが非成立となると、電磁誘導加熱ユニット6に対しての強制停止信号をOFFの状態(すなわち電磁誘導加熱ユニット6による加熱を許可する)にさせる(以下、この制御を強制停止制御とする)。
リモコン等の入力手段(図示せず)により設定される室内の目標設定温度としての室内設定温度Tsから室内温度センサT42により検出される室内温度Trを差し引いた温度差ΔTrsが所定値未満であるときに、制御部は、電磁誘導加熱ユニット6に対しての強制停止信号をONの状態にする。すなわち、暖房運転負荷が小さい、あるいは、ゼロの場合に、電磁誘導加熱ユニット6による暖房運転の補助の必要がないため、強制的に電磁誘導加熱ユニット6による冷媒の加熱を禁止している。このため、無駄に電磁誘導加熱ユニット6が作動して、暖房運転を行うことを防ぐことができる。なお、所定値は、図7のように4段階に設定でき、ユーザの好みに合わせることができる。例えば、ユーザは、寒いことを許容できる、あるいは、省エネルギーを重視する場合に、所定温度の設定をレベル4に設定することにより所定温度を2Kとすることができる。このように設定されると、電磁誘導加熱ユニット6は、室内温度Trが室内設定温度Tsよりも2K低い状態になると加熱が許容される状態となる。また、逆に、ユーザは、寒いことを許容できない、あるいは、快適性を重視する場合に、所定温度の設定をレベル1に設定することにより所定温度を−0.5Kとすることができる。そして、このように設定されると、電磁誘導加熱ユニット6は、室内温度Trが室内設定温度Tsよりも0.5K高い状態になると加熱が許容される状態となる。なお、初期状態(すなわち、工場出荷時の状態)においては、所定温度の設定は、レベル3に設定されている。
圧縮機21が停止中である場合には、暖房運転中であってもサーモオフの状態であり、電磁誘導加熱ユニット6による暖房運転の補助を行う必要がない。このため、圧縮機が停止中である場合には、電磁誘導加熱ユニット6に対しての強制停止信号をONの状態にさせる。このため、無駄に電磁誘導加熱ユニット6を作動させることを防ぐことができる。
空気調和装置1では、低圧圧力Plが第1圧力P1以下となった場合に、圧縮機21の圧縮機周波数を最低にして運転容量を小さくする低圧垂下制御を行う。この低圧垂下制御を行っている場合に、電磁誘導加熱ユニット6に対しての強制停止信号をONの状態にさせる。なお、低圧圧力Plは、室外熱交温度センサT23により検出される室外熱交温度Tmに基づいて換算される。
空気調和装置1では、吐出圧力センサP21が検出する高圧圧力Phが第2圧力P2以上となった場合に、圧縮機21の圧縮機周波数を最低にして運転容量を小さくする高圧垂下制御を行う。この高圧垂下制御を行っている場合に、電磁誘導加熱ユニット6に対しての強制停止信号をONの状態にさせる。
空気調和装置1では、吐出温度センサT21が検出する吐出温度Tdが第1温度範囲を外れた場合(例えば、吐出温度Tdが第1温度を超えた場合)に、圧縮機21の圧縮機周波数を最低にして運転容量を小さくするインバータ吐出管温度垂下中制御を行う。このインバータ吐出管温度垂下中制御を行っている場合に、電磁誘導加熱ユニット6に対しての強制停止信号をONの状態にさせる。
空気調和装置1では、圧縮機21はインバータ(図示せず)による回転周波数を制御することによりその運転容量の制御が可能である。そして、このインバータにかかる電流が所定電流値を超えた場合に、圧縮機21のインバータによる回転周波数を最低にして、圧縮機21の運転容量を小さくするインバータ電流垂下制御を行う。このインバータ電流垂下制御を行っている場合に、電磁誘導加熱ユニット6に対しての強制停止信号をONの状態にさせる。
空気調和装置1では、低圧圧力Plと高圧圧力Phとの差が小さく、圧縮機21の圧縮比が小さい場合に、低差圧/低圧縮比保護制御を行う。具体的には、低圧圧力Plと高圧圧力Phとの圧力差が第3圧力P3よりも小さい場合に、低差圧/低圧縮比保護制御として、電動膨張弁24の開度を小さくして、室外ファン26の風量を大きくする。この低差圧/低圧縮比保護制御を行っている場合に、電磁誘導加熱ユニット6に対しての強制停止信号をONの状態にさせる。なお、ここで、低圧圧力Plは、上述と同様にして、室外熱交温度センサT23により検出される室外熱交温度Tmに基づいて換算される。また、高圧圧力Phは、上述と同様にして、吐出圧力センサP21により検出される。
空気調和装置1では、インバータ回路を流れる電流が大きく第1所定範囲外かられている場合(例えば、インバータ回路を流れる電流が第1所定上限電流よりも大きい場合)、または、インバータ回路の部品温度が高く第2温度範囲から外れている場合(例えば、インバータ回路の部品温度が所定上限温度よりも大きい場合)に、圧縮機21のインバータによる回転周波数を最低にして、圧縮機21の運転容量を小さくするインバータ回路電流/温度垂下制御を行う。このインバータ回路電流/温度垂下制御を行っている場合に、電磁誘導加熱ユニット6に対しての強制停止信号をONの状態にさせる。
空気調和装置1では、空気調和装置1全体にかかる電流値(総合電流値)が第2所定範囲を外れる場合(例えば、総合電流値が第2所定上限電流値を超える場合)に、圧縮機21のインバータによる回転周波数を最低にして、圧縮機21の運転容量を小さくする総合電流垂下制御を行う。この総合電流垂下制御を行っている場合に、電磁誘導加熱ユニット6に対しての強制停止信号をONの状態にさせる。なお、ここにいう「総合電流値」とは、本実施形態においては、圧縮機21にかかる電流値と、室外ファン26にかかる電流値とを合算した値である。
空気調和装置1では、入口温度センサT25が検出する吸入温度Tsから室外熱交温度センサT23が検出する室外熱交温度Tmを減ずることにより求められる吸入過熱度が所定温度よりも大きい場合に、冷媒回路に充填されている冷媒量(充填冷媒量)が第3所定範囲から外れている(例えば、充填冷媒量が所定下限冷媒量未満である)と判断する。そして、空気調和装置1では、冷媒回路に充填されている冷媒量が第3所定範囲から外れていると判断した場合に、ガス欠注意報状態となる。このガス欠注意報状態の場合に、電磁誘導加熱ユニット6に対しての強制停止信号をONの状態にさせる。
空気調和装置1では、初期設定において電磁誘導加熱ユニット6のON禁止設定が行われている。利用者は、電磁誘導加熱ユニット6を利用できるときに、電磁誘導加熱ユニット6のON禁止設定を手動で解除できる。また反対に、ユーザは、電磁誘導加熱ユニット6のON禁止設定が解除されている状態の場合に、電磁誘導加熱ユニット6のON禁止設定を再び手動で設定できる。このように、電磁誘導加熱ユニット6のON禁止設定が行われている場合に、電磁誘導加熱ユニット6に対しての強制停止信号をONの状態にさせる。
本実施形態に係る空気調和装置1は、電磁誘導加熱ユニット6の禁止設定が手動でなされている場合、空調負荷が小さい場合(具体的には、室内設定温度と室内温度との差が所定温度未満である場合、または、圧縮機が停止中である場合、がある)冷媒循環量が小さい状態(具体的には、低圧垂下制御、高圧垂下制御、インバータ吐出管温度垂下制御、インバータ電流垂下制御、低差圧/低圧縮比保護制御、インバータ回路電流/温度垂下制御、総合電流垂下制御のいずれかを行っている場合、または、ガス欠注意報状態である場合、がある)のうちで少なくとも一つの条件が成立すると、電磁誘導加熱ユニット6が作動しないように強制停止状態としている。
上記実施形態に係る空気調和装置1では、室内設定温度と室内温度との差が所定温度未満の場合に、電磁誘導加熱ユニット6を強制停止状態とする強制停止制御を行っており、この所定温度を、図7のように4段階に設定できるがこれに限らない。サーモオンからサーモオフ、および、サーモオフからサーモオンに切り換える際にも、室内設定温度と室内温度との差の温度条件により判定しているため、強制停止制御を行う際の所定温度を、サーモオンからサーモオフになる温度条件、および、サーモオフからサーモオンになる温度条件と連動させても構わない。
2 室外機(熱源ユニット)
4 室内機(利用ユニット)
6 電磁誘導加熱ユニット
11 制御部
21 圧縮機(圧縮機構)
22 四路切換弁(切換機構)
23 室外熱交換器(熱源側熱交換器)
26 室外ファン(熱源側送風機)
41 室内熱交換器(利用側熱交換器)
10F アキューム管(冷媒配管)
Claims (11)
- 運転容量が調節可能な圧縮機構(21)と、熱源側熱交換器(23)と、膨張機構(24)と、利用側熱交換器(41)とを有する冷媒回路(10)と、
冷媒配管(10f)および/または前記冷媒配管中を流れる冷媒と熱的接触をする部材を加熱する電磁誘導加熱ユニット(6)と、
冷媒循環量が小さい場合に、前記電磁誘導加熱ユニットを強制停止状態にする制御部(11)と、
を備える空気調和装置(1)。 - 前記冷媒循環量が小さい場合は、低圧側の圧力が第1圧力以下となっており、前記圧縮機構の出力に制限をかけている場合である、
請求項1に記載の空気調和装置(1)。 - 前記冷媒循環量が小さい場合は、高圧側の圧力が第2圧力以上となっており、前記圧縮機構の出力に制限をかけている場合である、
請求項1または2に記載の空気調和装置(1)。 - 前記冷媒循環量が小さい場合は、前記圧縮機構の吐出側の温度が第1温度範囲から外れており、前記圧縮機構の出力に制限をかけている場合である、
請求項1から3のいずれかに記載の空気調和装置(1)。 - 前記圧縮機構は、動力源としてモータを有し、インバータ回路による前記モータの回転周波数制御によって、前記運転容量を調節しており、
前記冷媒循環量が小さい場合は、前記インバータ回路から前記モータの回転数を低下させることにより、前記圧縮機構の出力に制限をかけている場合である、
請求項1から4のいずれかに記載の空気調和装置(1)。 - 前記熱源側熱交換器の熱交換を促進する熱源側送風機をさらに備え、
前記冷媒循環量が小さい場合は、前記冷媒回路における高圧側の圧力と低圧側の圧力との圧力差が第3圧力よりも小さくなっており、前記熱源側送風機の出力に制限をかけている場合である、
請求項1から5のいずれかに記載の空気調和装置(1)。 - 前記冷媒循環量が小さい場合は、前記圧縮機構の電流値が第1所定範囲から外れている、または、前記インバータ回路における電機部品の温度が第2温度範囲から外れており、前記圧縮機構の出力に制限をかけている場合である、
請求項1から6のいずれかに記載の空気調和装置(1)。 - 前記熱源側熱交換器の熱交換を促進する熱源側送風機をさらに備え、
前記圧縮機構と、前記熱源側熱交換器と、前記熱源側送風機とは、熱源ユニットに含まれており、
前記冷媒循環量が小さい場合は、前記圧縮機構にかかる電流値と、前記熱源側送風機にかかる電流値と、を合算した総合電流値が第2所定範囲を外れており、前記圧縮機構の出力に制限をかけている場合である。
請求項1から7のいずれかに記載の空気調和装置(1)。 - 前記利用側熱交換器は、利用ユニットに含まれており、
前記総合電流値は、前記圧縮機構にかかる電流値と前記熱源側送風機にかかる電流値とを合算した値にさらに、前記利用ユニットにかかる電流値および/または前記電磁誘導加熱ユニットにかかる電流値を合算した値である、
請求項8に記載の空気調和装置。 - 前記冷媒循環量が小さい場合は、前記冷媒回路に充填される冷媒量が第3所定範囲から外れており、前記圧縮機構の出力に制限をかけている場合である、
請求項1から9のいずれかに記載の空気調和装置(1)。 - 前記冷媒回路に充填される冷媒量が前記第3所定範囲から外れている場合とは、前記圧縮機構の吸入過熱度が所定温度を超えている場合である、
請求項10に記載の空気調和装置。
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