JP5854883B2

JP5854883B2 - 空気調和機

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Publication number: JP5854883B2
Application number: JP2012038844A
Authority: JP
Inventors: 太郎生和
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: JP2013174383A

Description

本発明は、空気調和機に関するものである。

従来より、空気調和機の寿命を計算し、適切な時期にシステムの点検を促す情報を使用者に知らせる等の処理を行うようにした空気調和機がある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１の空気調和機では、寿命を判断するにあたり、「空気調和運転がなされている状態で経過した時間だけでなく、据え付け時又は据え付けられる前の所定の時刻から経過した時間や、外部電源から通電されている状態で経過した時間に相関する製品状態値に基づいて、製品の寿命を判断」するようにしている。

特開２００９−２７５９４２号公報（第５頁、第２図）

ところで、空気調和機では、暖房運転時に蒸発器となる室外熱交換器に付着した霜を除去するにあたり、冷媒サイクルを逆転させる方法で霜取り運転を行っている。このように冷媒サイクルを逆転させると、室外熱交換器に流入する冷媒の温度が急激に上昇することから、この温度変化により、室外熱交換器を構成する所定の配管部分に無理な応力が加わることがある。このため、暖房運転中に霜取り運転が繰り返され、その度に無理な応力が作用すると、室外熱交換器の寿命に影響することが考えられる。しかしながら、従来技術は霜取り運転の回数を空気調和機の寿命の判断に考慮しておらず、正確な寿命判断を行えていないという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、霜取り回数を考慮して寿命判断を正確に行うことが可能な空気調和機を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和機は、圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、減圧装置と、室内熱交換器とを接続して構成され、四方弁の切り換えによって暖房運転と霜取り運転とを切り換え可能な冷媒回路と、霜取り制御として、通常用と、通常用よりも、暖房運転から霜取り運転への切り換え時に室外熱交換器に作用する応力を低減可能な寿命延長用とを有し、通常用又は寿命延長用を設定する設定部と、暖房運転中に霜取り運転が必要か否かを判断し、必要と判断すると、四方弁を切り換えて、暖房運転から、設定部により設定された霜取り制御の霜取り運転に切り換える運転制御部と、霜取り運転の回数をカウントし、カウントした霜取り回数に基づいて室外熱交換器の寿命を算出する寿命算出部と、寿命算出部で算出した寿命を表示する表示装置とを備え、寿命延長用の霜取り制御は、暖房運転から霜取り運転への切り換え前後で室外熱交換器への流入冷媒が低温冷媒から高温冷媒に変化する際の高温冷媒と低温冷媒との温度差が、通常用の霜取り制御とした場合よりも小さくなるように、暖房運転から霜取り運転へ切り換え後の高温冷媒の温度が、通常用の霜取り制御とした場合よりも低くなるようにする高温側低下制御を行うものであり、高温側低下制御は、霜取り運転に切り換え後の圧縮機の霜取り周波数を、通常用の霜取り周波数まで、霜取り運転に入ってから段階的に上昇させる制御であるものである。

本発明によれば、霜取り回数を考慮して空気調和機の寿命算出を行うようにしたので、正確に寿命算出を行うことができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機の冷媒回路を示す図である。図１の空気調和機の制御構成を示すブロック図である。暖房運転及び霜取り運転における圧縮機周波数の時系列データと、四方弁の切り換えタイミングとを示す図である。図１の室外機の前面パネル及び上面パネルを取り外した状態を示す斜視図である。（ａ）は、図４のサイドプレートを示す図、（ｂ）はヘッダーを示す図である。暖房運転と霜取り運転における、ヘッダー主管温度とヘッダー枝管ひずみの時系列データを示した図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和機における暖房運転及び霜取り運転時の制御フローを示す図である。本発明の実施の形態２に係る空気調和機の制御構成を示すブロック図である。暖房運転及び寿命延長用の霜取り運転における圧縮機周波数の時系列データと、四方弁の切り換えタイミングとを示す図である。霜取り周波数を下げていった場合の、ヘッダー主管温度差の変化を示す図である。霜取り周波数段階的制御の周波数遷移と、四方弁の切り換えタイミングとを示す図である。霜取り制御を通常用又は寿命延長用（霜取り周波数段階的制御）としたそれぞれの場合における、霜取り運転前後のヘッダー主管温度の時系列データを示す図である。霜取り制御を通常用又は寿命延長用（霜取り周波数段階的制御）としたそれぞれの場合における、霜取り運転前後のヘッダー枝管ひずみの時系列データを示す図である。霜取り制御を通常用又は寿命延長用（ヘッダー主管温度の最小値を上昇させる方法）としたそれぞれの場合における、霜取り運転前後のヘッダー主管温度の時系列データを示す図である。霜取り制御を通常用と寿命延長用（ヘッダー主管温度の最小値を上昇させる方法）としたそれぞれの場合における、霜取り運転前後のヘッダー枝管ひずみの時系列データを示す図である。霜取り制御を通常用又は寿命延長用（上記（１）と（２）の両方を行う方法）としたそれぞれの場合における、ヘッダー主管温度の時系列データを示す図である。霜取り制御を通常用と寿命延長用（ヘッダー主管温度の最小値を上昇させる方法）としたそれぞれの場合における、ヘッダー枝管ひずみの時系列データを示す図である。図２の制御基板に設けられたディップスイッチと表示装置との模式拡大図である。霜取り表示回数を実質的に増やすためのカウント方法を示すフローである。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機の冷媒回路を示す図である。図１及び後述の図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。更に、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

図１において、空気調和機は、室外機１０と室内機２０とを有している。室外機１０は、圧縮機１１と、四方弁１２と、室外熱交換器１３と、絞り装置としての膨張弁１４と、アキュムレータ１５と、室外熱交換器１３に送風する室外送風機１６と、を有している。室外熱交換器１３には室外熱交換器１３の配管温度を検知する温度センサ１７が取り付けられている。

室内機２０は、室内熱交換器２１と、室内熱交換器２１に送風する室内送風機２２を有している。そして、室外機１０と室内機２０とが冷媒配管で接続されて、圧縮機１１、四方弁１２、室内熱交換器２１、膨張弁１４、室外熱交換器１３及びアキュムレータ１５が順次接続されて冷媒が循環する冷媒回路が構成されている。なお、冷媒回路の構成は図示のものに限定されず、少なくとも圧縮機１１、四方弁１２、室外熱交換器１３、膨張弁１４及び室内熱交換器２１を備えた構成とすればよい。

空気調和機には更に、空気調和機全体を制御する制御装置３０が設けられている。図２は、図１の空気調和機の制御構成を示すブロック図である。
制御装置３０はマイクロコンピュータで構成され、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を備えている。制御装置３０には、温度センサ１７が接続されており、温度センサ１７からの温度信号が入力されるようになっている。また、制御装置３０には、温度センサ１７からの信号に基づいて圧縮機１１、四方弁１２、膨張弁１４及び送風機（室外送風機１６、室内送風機２２）が接続されており、これらの各機器を制御できるようになっている。制御装置３０には更に、制御装置３０が搭載される後述の制御基板３０Ａ（図４参照）上に設けられた表示装置３１が接続されている。この表示装置３１については実施の形態３で説明する。

次に、制御装置３０の機能的な構成について説明する。制御装置３０は、四方弁１２の切り換えにより、暖房運転及び冷房運転の各運転モードの運転を行う運転制御部３２と、室外熱交換器１３の寿命を算出する寿命算出部３３とを備えている。

運転制御部３２は、霜取り制御部としても機能し、暖房運転中に霜取り運転が必要か否かを判断し、必要と判断すると、四方弁１２を切り換えて冷房運転させることにより、室外熱交換器１３に圧縮機１１で圧縮した高温冷媒を送り込んで除霜を行う霜取り運転を行う。霜取り運転が必要か否かを判断するための霜取り開始条件は、ここでは、以下の（イ）、（ロ）を全て満たすこととする。

（イ）霜取り禁止時間を完了
（ロ）以下の（ａ）を所定時間連続検知
（ａ）温度センサ１７の検知温度≦所定温度Ｔａ

ここで、霜取禁止時間とは、前回の霜取り運転終了後からの所定時間であり、前回の霜取り運転終了後から霜取り禁止時間の間は、上記（ロ）の条件を満足したとしても、霜取りを禁止する時間である。このように霜取り禁止時間を設けたことにより、霜取り運転終了後に何度も霜取り運転に入ってしまうのを防止し、室温を維持、上昇させるための暖房運転を持続させるようにしている。

霜取り開始条件は上記のものに限定するものではなく、暖房運転開始からの所定時間の経過としてもよいし、霜が付着したかどうかを検出する着霜検知センサを設け、着霜検知センサに着霜が検知されたこと、等としてもよい。

寿命算出部３３は、霜取り運転の回数（以下、霜取り回数という）をカウントし、カウントした霜取り回数に基づいて室外熱交換器１３の寿命を算出する。算出結果は運転制御部３２に出力される。ここで、寿命とは、現時点から寿命となるまでの残存寿命であり、具体的には寿命に至るまでに霜取り運転が可能な残りの回数（以下、霜取り可能回数）やこれに関連する指標であればよい。以下の説明では、残存寿命が霜取り可能回数であるものとして説明する。なお、寿命算出部３３の詳細については改めて説明する。

運転制御部３２は、寿命算出部３３の算出結果に基づいて寿命到達制御を行う。寿命到達制御とは例えば、寿命算出部３３で算出された残存寿命が、予め設定された所定回数に達すると、後述の表示装置３１に点検を促す警告を表示したり、その後の運転を禁止したりする等である。

次に、上記構成の空気調和機の冷凍サイクル動作について説明する。

（暖房運転）
暖房運転では、四方弁１２が図１に示すように点線で示される状態に切り換えられる。圧縮機１１を所定の周波数で駆動し、圧縮機１１で圧縮された高温高圧の冷媒は、四方弁１２を通り室内熱交換器２１に送り込まれる。室内熱交換器２１に流入した冷媒は、室内送風機２２で搬送される室内空気と熱交換し、放熱することにより液化する。液化した冷媒は室外熱交換器１３に流入し、膨張弁１４で減圧されて気液二相状態となる。気液二相状態となった冷媒は、室外送風機１６で搬送される室外空気と熱交換し、吸熱することによりガス化し、圧縮機１１へ戻される。以上のようにして冷媒が冷媒回路を循環することにより暖房運転を行う。

（霜取り運転）
霜取り運転では、図１に示すように四方弁１２を実線で示される状態に切り換えて冷房運転させる。これにより、圧縮機１１から吐出された高温高圧の冷媒を四方弁１２を介して室外熱交換器１３に流し、室外熱交換器１３を凝縮器として作用させることで室外熱交換器１３の除霜を行う。

図３は、暖房運転及び霜取り運転における圧縮機周波数の時系列データと、四方弁１２の切り換えタイミングとを示す図である。
暖房運転では、上述したように四方弁１２を暖房側に切り換え、圧縮機１１を所定の周波数で駆動する。そして、霜取り運転に入る直前に最小の周波数ｆｍｉｎまで低下させる。そして、四方弁１２を切り換えて霜取り運転に入ると同時に、圧縮機周波数を霜取り周波数ｆ１へ移行させる。

次に、暖房運転から霜取り運転に切り換えた際に、室外熱交換器１３に流入する冷媒温度が急激に上昇することに伴う、室外熱交換器１３の寿命低下について説明する。

図４は、図１の室外機の前面パネル及び上面パネルを取り外した状態を示す斜視図である。図５（ａ）は、図４のサイドプレートを示す図、図５（ｂ）はヘッダーを示す図である。
ここで、まずは室外熱交換器１３の構造について図４及び図５を参照して簡単に説明する。室外熱交換器１３は、間隔を空けて並べて配置した複数の板状フィン１３ａに複数の伝熱管１３ｂを貫通した構成を有し、板状フィン１３ａの端部には図５（ａ）に示すようなサイドプレート１３ｃが設けられている。そして、サイドプレート１３ｃの更に外側には、伝熱管１３ｂの端部を連通させる、図５（ｂ）に示すようなヘッダー１８が配置されており、ヘッダー１８の枝管１８ａがサイドプレート１３ｃを介して伝熱管１３ｂに溶接固定されている。ここで、本実施の形態１の構成例では、サイドプレート１３ｃが鉄、ヘッダー１８が銅、伝熱管１３ｂがアルミニウムで構成されている。

ヘッダー１８の長さは、その主管１８ｂ部分内に存在する冷媒温度に依存する。暖房運転中は、ヘッダー１８には低温冷媒が存在しているが、霜取り運転に切り換えると、圧縮機１１からの高温冷媒がヘッダー１８に流入する。このため、霜取り運転前後でヘッダー１８の主管１８ｂ内の冷媒温度が急激に上昇することになる。霜取り運転前後の低温冷媒及び高温冷媒の温度は、具体的には例えば、低温冷媒の温度が−１５℃程度で、高温冷媒の温度が例えば７０℃程度である。

ヘッダー１８の主管１８ｂ内の冷媒温度が急激に上昇すると、その温度上昇に伴い、ヘッダー１８の長さが伸長し、その後、次第に収縮することになる。このように、ヘッダー１８の全体の長さが、その主管１８ｂ部分内に流入する冷媒の温度変化に伴い伸縮するため、枝管１８ａと伝熱管１３ｂとの接続部分に応力負荷が作用し、ヘッダー１８の枝管１８ａにひずみが発生する。すなわち、霜取り運転前後の冷媒の温度差、言い換えれば、霜取り運転前後のヘッダー主管温度差、に伴ってひずみ（以下、ヘッダー枝管ひずみという）が発生する。このようなひずみが繰り返し発生することによって、枝管１８ａと伝熱管１３ｂとの接続部分の疲労度が次第に大きくなり、室外熱交換器１３の寿命低下に繋がる。

図６は、暖房運転と霜取り運転における、ヘッダー主管温度とヘッダー枝管ひずみの時系列データを示した図である。
ヘッダー主管温度及びヘッダー枝管ひずみは、暖房運転開始と共に徐々に下がっていき、霜取り直前に最小値となる（図６の点線Ａで囲った部分）。そして、ヘッダー主管温度及びヘッダー枝管ひずみは、霜取り開始時に上昇し、霜取り途中で最大値となる（図６の点線Ｂで囲った部分）。霜取り運転への切り換え時におけるヘッダー主管温度差は、ヘッダー主管温度最大値（霜取り中）−ヘッダー主管温度最小値（霜取り直前）である。また、霜取り運転への切り換え時におけるヘッダー枝管ひずみは、ヘッダー枝管ひずみ最大値（霜取り中）−ヘッダー枝管ひずみ最小値（霜取り直前）である。

ここで、寿命算出部３３について改めて説明する。寿命算出部３３には、予め霜取り寿命回数（設計上の寿命に至る霜取り回数）が設定されている。まず、霜取り寿命回数の算出方法について説明する。予め実験やシミュレーション等により、ヘッダー主管温度差と、ヘッダーの枝管１８ａ部分の板厚と、ヘッダーの枝管１８ａ部分の形状等とから、ヘッダー枝管ひずみを算出する。そして、材料固有の、ひずみと破断回数との関係式と、ヘッダー枝管ひずみとから、破断回数を算出し、これを霜取り寿命回数として設定する。

寿命算出部３３は、現時点までの霜取り回数と霜取り寿命回数とに基づいて寿命を算出する。具体的には、霜取り寿命回数から霜取り回数を減算した回数を寿命としてもよいし、１シーズンにおける平均的な霜取り回数を予め記憶しておき、霜取り寿命回数から霜取り回数を減算した回数を１シーズンにおける平均的な霜取り回数で除算した値を寿命としてもよい。

図７は、本発明の空気調和機に係る暖房運転及び霜取り運転時の制御フローを示す図である。
空気調和機は、暖房運転を開始し（Ｓ１）、霜取り開始条件を満足するか否かをチェックし（Ｓ２）、霜取り開始条件を満足しない間は、ステップＳ１に戻って暖房運転を継続する。そして、霜取り開始条件を満足すると、四方弁１２を切り換えて霜取り運転を開始すると共に、霜取り回数をカウントする（Ｓ３）。そして、カウント数と予め設定された霜取り寿命回数とに基づいて寿命を判定する（Ｓ４）。霜取り回数及び寿命は制御装置３０内部に記憶される。寿命として、ここでは、寿命に至るまでの霜取り可能回数を算出し、寿命（霜取り可能回数）が予め設定された所定回数に達したかどうかをチェックし（Ｓ５）、所定回数に達した場合は、寿命に近づいたと判断して寿命到達制御を行う（Ｓ６）。すなわち、上述したように、表示装置３１に点検を促す警告を表示したり、その後の運転を禁止したり等の処理を行う。

以上説明したように、本実施の形態１によれば、霜取り回数を考慮して空気調和機の寿命算出を行うようにしたので、正確に寿命算出を行うことができる。

なお、本実施の形態１では、霜取り回数により疲労度が増す部分としてヘッダー１８の枝管１８ａと伝熱管１３ｂとの接続部分として説明したが、この部分以外にも、暖房運転から霜取り運転に切り換えることによる冷媒温度差によって、応力負荷が作用する部分であれば、上記の寿命算出方法を同様に適用できる。

実施の形態２．
実施の形態２は、霜取り制御として、実施の形態１で説明した霜取り制御の他に、霜取り運転前後で発生するヘッダー枝管ひずみを低減して寿命延長を図ることが可能な寿命延長用の霜取り制御を、切り換え選択可能としたものである。

実施の形態２の空気調和機の冷媒回路の構成は、図１と同様である。図８は、本発明の実施の形態２に係る空気調和機の制御構成を示すブロック図である。
実施の形態２の空気調和機は、図２に示した実施の形態１の空気調和機の制御装置３０の運転制御部に、更に、霜取り制御として通常用と寿命延長用とを有し、通常用又は寿命延長用に設定する設定部３４を備えた構成を有し、それ以外の構成については実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の構成部分について適用される変形例は、本実施の形態２についても同様に適用される。この点については後述の実施の形態においても同様である。

設定部３４は、寿命算出部３３で算出された残存寿命に基づいて寿命に近づいたと判断した場合（残存寿命が所定値以下となった場合）、通常用から寿命延長用に自動的に切り換え設定するようにしてもよいし、図４に示した制御基板３０Ａにディップスイッチを設け、サービスマン等によるディップスイッチの設定に基づいて設定するようにしてもよい。

次に、寿命延長用の霜取り制御について説明する。寿命延長用の霜取り制御とは、通常用の霜取り制御よりも、暖房運転から霜取り運転への切り換え時に室外熱交換器１３に作用する応力を低減して、寿命延長を図ることが可能な制御である。言い換えれば、霜取り運転前後のヘッダー枝管ひずみを、通常用よりも小さくすることが可能な制御である。ヘッダー枝管ひずみとヘッダー主管温度差とには相関があり、ヘッダー主管温度差が大きくなる（小さくなる）とヘッダー枝管ひずみは大きくなる（小さくなる）。よって、ヘッダー枝管ひずみを小さくするには、ヘッダー主管温度差を小さくすればよい。以上を整理すると、寿命延長用の霜取り制御は、通常用に比べてヘッダー主管温度差を小さくする制御に相当する。

ヘッダー主管温度差を小さくする制御としては、以下の３パターンがある。
（１）ヘッダー主管温度の最大値を低下させる制御（高温側低下制御）
（２）ヘッダー主管温度の最小値を上昇させる制御（低温側上昇制御）
（３）上記（１）と（２）の両方を行う制御

（１）のヘッダー主管温度の最大値を低下させる運転としては、具体的には、
（１．１）霜取り周波数を、通常用よりも低く設定する。
（１．２）霜取り運転開始時の霜取り周波数を段階的に上昇させる段階的制御にする。
といった２つの方法がある。

（２）のヘッダー主管温度の最小値を上昇させる制御としては、具体的には、霜取り開始条件を変更するといった方法がある。

以下、これらの各方法について順に説明する。

（１）ヘッダー主管温度の最大値を低下させる制御（高温側低下制御）
（１．１）霜取り周波数を、通常用よりも低く設定する。
ここで、寿命延長用の霜取り制御を説明するに先立ち、通常用の霜取り制御について説明する。通常用の霜取り制御は、実施の形態１で説明した図３と同様である。

図９は、寿命延長用の霜取り制御に設定した場合の、霜取り運転前後の圧縮機周波数の時系列データと、四方弁１２の切り換えタイミングとを示す図である。なお、図９には、比較のため、通常用の霜取り制御における圧縮機１１の周波数の時系列データも点線で示している。
図９に示すように、寿命延長用の霜取り制御では、霜取り運転中の圧縮機１１の周波数（霜取り周波数）を、通常用よりも低いｆ２に設定する。

ここで、霜取り周波数を下げていった場合の、ヘッダー主管温度差の変化を図１０に示す。
図１０より、霜取り周波数を下げると（図１０の矢印）、ヘッダー主管温度差が小さくなることがわかる。そして、霜取り周波数の１０Ｈｚ分の低下に対し、約２℃のヘッダー主管温度差の低減効果があった。

（１．２）霜取り運転開始時の霜取り周波数を段階的に上昇させる段階的制御にする。
図１１は、霜取り周波数段階的制御の周波数遷移と、四方弁１２の切り換えタイミングとを示す図である。
霜取り直前の圧縮機周波数を、ｆｍｉｎで所定時間（例えば、３０秒）保持し、霜取り運転に入ると同時に霜取り周波数ｆ１まで段階的に上昇させる。この例では、最初の段階で霜取り周波数をｆ３にして６０秒保持した後、次の段階で霜取り周波数ｆ１に上昇させるようにしている。なお、ここで示した具体的数値は一例を示したに過ぎず、それらは実使用条件等に応じて適宜設定すれば良い。この点は、後述の実施の形態でも同様である。

図１２は、霜取り制御を通常用又は寿命延長用（霜取り周波数段階的制御）としたそれぞれの場合における、霜取り運転前後のヘッダー主管温度の時系列データを示す図である。図１３は、霜取り制御を通常用又は寿命延長用（霜取り周波数段階的制御）としたそれぞれの場合における、霜取り運転前後のヘッダー枝管ひずみの時系列データを示す図である。
図１２に示すように、寿命延長用とした場合、点線で囲ったヘッダー主管温度最大値において、約１０℃の低減効果がある。また、図１３に示すように、寿命延長用とした場合、点線で囲ったヘッダー枝管ひずみ最大値において約３０％の低減効果がある。

（２）ヘッダー主管温度の最小値を上昇させる制御（低温側上昇制御）
（２．１）霜取り開始条件を変更する。
ヘッダー主管温度の最小値を上昇させるには、霜取り開始条件のうちの室外熱交換器１３の配管温度条件（温度センサ１７の検知温度の条件）を変更し、温度センサ１７の検知温度がより高い温度で霜取り運転に入るようにすればよい。通常用の霜取り制御における霜取り開始条件は、実施の形態１で示した通りであり、寿命延長用における霜取り開始条件は、以下のようにする。

（イ）霜取り禁止時間を完了
（ロ）以下の（ａ）を所定時間連続検知
（ａ）温度センサ１７の検知温度≦所定温度Ｔｂ

通常用と寿命延長用との違いは、通常用では、温度センサ１７の検知温度の条件が所定温度Ｔａ以下であるのに対し、寿命延長用では、所定温度Ｔａよりも高い所定温度Ｔｂ以下としている点である。このようにすることで、霜取り運転を寿命延長用とした場合には、通常用とした場合に比べてヘッダー主管温度の最小値を上昇させることができる。

図１４は、霜取り制御を通常用又は寿命延長用（ヘッダー主管温度の最小値を上昇させる運転）としたそれぞれの場合における、霜取り運転前後のヘッダー主管温度の時系列データを示す図である。図１５は、霜取り制御を通常用と寿命延長用（ヘッダー主管温度の最小値を上昇させる運転）としたそれぞれの場合における、霜取り運転前後のヘッダー枝管ひずみの時系列データを示す図である。
図１４に示すように、寿命延長用とした場合、点線で囲ったヘッダー主管温度最小値において、約５℃の低減効果がある。また、図１５に示すように、寿命延長用とした場合、点線で囲ったヘッダー枝管ひずみ最小値において約１０％の低減効果がある。

（３）上記（１）と（２）の両方を行う方法
この方法が、霜取り運転前後のヘッダー枝管ひずみの低減に最も効果的であり、寿命延長効果が高い。

図１６は、霜取り制御を通常用又は寿命延長用（上記（１）と（２）の両方を行う方法）としたそれぞれの場合における、ヘッダー主管温度の時系列データを示す図である。図１７は、霜取り制御を通常用と寿命延長用（ヘッダー主管温度の最小値を上昇させる運転）としたそれぞれの場合における、ヘッダー枝管ひずみの時系列データを示す図である。図１６及び図１７では、暖房運転と霜取り運転における時系列データを示している。
図１６に示すように、通常用の場合のヘッダー主管温度差ΔＴ１に対して寿命延長用の場合のヘッダー主管温度差ΔＴ２は、約１５％の低減効果がある。また、図１７に示すように、通常用の場合のヘッダー枝管ひずみε１に対して寿命延長用の場合のヘッダー枝管ひずみε２は、約３０％の低減効果がある。

霜取り制御の寿命延長用としては、上記に記載した何れかの方法を採用すればよい。なお、上記に記載した何れかの方法を、ディップスイッチなどによって設定変更可能な構成としてもよい。

以上説明したように、本実施の形態２によれば、霜取り制御として通常用と寿命延長用とを設けておき、自動的又は手動で切り換え選択可能としたので、寿命の延長が可能な空気調和機を構成できる。

実施の形態３．
空気調和機では、メンテナンス等のため、サービスマンが霜取り回数を確認したい場合がある。実施の形態３は、霜取り回数の表示に関するものであり、空気調和機の冷媒回路や制御ブロック構成は、実施の形態１と同じである。以下では、本実施の形態３が実施の形態１、２と相違する部分を中心に説明する。

図１８は、図２の制御基板３０Ａに設けられたディップスイッチと表示装置３１との模式拡大図である。
室内機２０は、上述したように制御装置３０が搭載された制御基板３０Ａを備えており、制御基板３０Ａには、霜取り回数等の各種情報や、運転状態及びエラーコードなどを表示する表示装置３１と、表示装置３１に表示する内容を切り換える表示切り換え用のディップスイッチ３５とが設けられている。

表示装置３１は、隣接して配置された２つの７セグメントＬＥＤから構成されている。ディップスイッチ３５は複数（図１８では１番から６番）のＯＮＯＦＦスイッチで構成され、各ＯＮＯＦＦスイッチのＯＮ設定の組み合わせにより、表示装置３１に表示可能な複数の表示情報の中から、一つを選択して設定するものである。

表示装置３１における霜取り回数の表示は、２回点灯で１６進数の４桁を表示するように制御される。すなわち、１回目の点灯で１６進数の上位２桁を表示し、２回目の点灯で１６進数の下位２桁を表示する。よって、霜取り回数が６万回の場合、１６進数では「ＥＡ６０」であるため、１回目の点灯で「ＥＡ」、２回目の点灯で「６０」と表示されることになる。なお、霜取り回数の表示は、この方法に限らず、実質的に更に多くの霜取り回数を表示できるように、カウント方法を変えるようにしてもよい。このカウント方法については、後述の図１９のフローで改めて説明する。

以上の構成により、サービスマン等が、霜取り回数の表示用の設定にディップスイッチ３５を切り換える操作を行うことで、制御装置３０は、内部に記憶した霜取り回数を読み出し、表示装置３１に表示させる。寿命を表示させる場合には、寿命表示用の設定にディップスイッチ３５を切り換えればよい。このような霜取り回数や寿命の表示は、例えば次のような場合に有効である。すなわち、上記実施の形態２では、サービスマンによるディップスイッチ操作により、霜取り制御を通常用から寿命延長用に切り換え可能であると説明したが、サービスマンが、この切り換えの判断を行うにあたり、表示装置３１に霜取り回数や寿命を表示させる、場合等である。

図１９は、霜取り表示回数を実質的に増やすためのカウント方法を示すフローである。このカウント方法では、霜取り回数Ｎと、表示用の表示カウントｎとを有する。両変数とも、カウント開始時は０に初期化されている。表示装置３１への霜取り回数の表示が指示された場合には、表示カウントｎが霜取り回数として表示される。
まず、暖房運転中に霜取り開始条件を満足すると（Ｓ１１）、霜取り回数Ｎをカウントする（Ｓ１２）。そして、霜取り回数Ｎが偶数か否かを判断し（Ｓ１３）、偶数であれば、表示カウントｎをカウントし（Ｓ１４）、奇数であれば、表示カウントｎをカウントせずにそのままとする（Ｓ１５）。そして、再びステップＳ１１に戻る。

以上のカウント方法では、表示カウントｎは、霜取り運転実施の２回に１回、カウントされることになる。よって、表示を確認したサービスマンは、表示装置３１上に表示された回数を２倍した回数が霜取り回数Ｎである、といった取り決めを予め認識しておくことで、霜取り表示回数を実質的に２倍とすることができる。したがって、長時間運転による、より多くの霜取り回数をカウントして表示することが可能となる。表示装置３１は、４桁の１６進数表示であるため、このカウント方法により、約１４万回の霜取り回数を表示することができることになる。

１０室外機、１１圧縮機、１２四方弁、１３室外熱交換器、１３ａ板状フィン、１３ｂ伝熱管、１３ｃサイドプレート、１４膨張弁、１５アキュムレータ、１６室外送風機、１７温度センサ、１８ヘッダー、１８ａ枝管、１８ｂ主管、２０室内機、２１室内熱交換器、２２室内送風機、３０制御装置、３０Ａ制御基板、３１表示装置、３２運転制御部、３３寿命算出部、３４設定部、３５ディップスイッチ。

Claims

圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、減圧装置と、室内熱交換器とを接続して構成され、前記四方弁の切り換えによって暖房運転と霜取り運転とを切り換え可能な冷媒回路と、
霜取り制御として、通常用と、前記通常用よりも、暖房運転から霜取り運転への切り換え時に前記室外熱交換器に作用する応力を低減可能な寿命延長用とを有し、前記通常用又は前記寿命延長用を設定する設定部と、
暖房運転中に霜取り運転が必要か否かを判断し、必要と判断すると、前記四方弁を切り換えて、前記暖房運転から、前記設定部により設定された霜取り制御の前記霜取り運転に切り換える運転制御部と、
前記霜取り運転の回数をカウントし、カウントした霜取り回数に基づいて前記室外熱交換器の寿命を算出する寿命算出部と、
前記寿命算出部で算出した寿命を表示する表示装置と
を備え、
前記寿命延長用の霜取り制御は、
暖房運転から霜取り運転への切り換え前後で前記室外熱交換器への流入冷媒が低温冷媒から高温冷媒に変化する際の前記高温冷媒と前記低温冷媒との温度差が、前記通常用の霜取り制御とした場合よりも小さくなるように、暖房運転から霜取り運転へ切り換え後の前記高温冷媒の温度が、前記通常用の霜取り制御とした場合よりも低くなるようにする高温側低下制御を行うものであり、
前記高温側低下制御は、
霜取り運転に切り換え後の前記圧縮機の霜取り周波数を、前記通常用の霜取り周波数まで、霜取り運転に入ってから段階的に上昇させる制御であることを特徴とする空気調和機。
霜取り運転へ切り換え前の前記低温冷媒の温度を、前記通常用の霜取り制御の場合よりも高くする低温側上昇制御を行うことで、前記寿命延長用の霜取り制御とした場合の前記温度差が、前記通常用の霜取り制御とした場合よりも小さくなるようにすることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
前記低温側上昇制御は、
前記霜取り運転が必要か否かを判断するための前記室外熱交換器の配管温度条件を、前記通常用の霜取り制御の場合よりも高い配管温度に設定し、前記通常用の霜取り制御の場合よりも高い前記室外熱交換器の配管温度で、暖房運転から霜取り運転へ切り換わるようにする制御であることを特徴とする請求項２記載の空気調和機。
圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、減圧装置と、室内熱交換器とを接続して構成され、前記四方弁の切り換えによって暖房運転と霜取り運転とを切り換え可能な冷媒回路と、
霜取り制御として、通常用と、前記通常用よりも、暖房運転から霜取り運転への切り換え時に前記室外熱交換器に作用する応力を低減可能な寿命延長用とを有し、前記通常用又は前記寿命延長用を設定する設定部と、
暖房運転中に霜取り運転が必要か否かを判断し、必要と判断すると、前記四方弁を切り換えて、前記暖房運転から、前記設定部により設定された霜取り制御の前記霜取り運転に切り換える運転制御部と、
前記霜取り運転の回数をカウントし、カウントした霜取り回数に基づいて前記室外熱交換器の寿命を算出する寿命算出部と、
前記寿命算出部で算出した寿命を表示する表示装置と
を備え、
前記寿命延長用の霜取り制御は、
暖房運転から霜取り運転への切り換え前後で前記室外熱交換器への流入冷媒が低温冷媒から高温冷媒に変化する際の前記高温冷媒と前記低温冷媒との温度差が、前記通常用の霜取り制御とした場合よりも小さくなるように、暖房運転から霜取り運転へ切り換え前の前記低温冷媒の温度を、前記通常用の霜取り制御の場合よりも高くする低温側上昇制御を行うものであり、
前記低温側上昇制御は、
前記霜取り運転が必要か否かを判断するための前記室外熱交換器の配管温度条件を、前記通常用の霜取り制御の場合よりも高い配管温度に設定し、前記通常用の霜取り制御の場合よりも高い前記室外熱交換器の配管温度で、暖房運転から霜取り運転へ切り換わるようにする制御であることを特徴とする空気調和機。
霜取り運転へ切り換え後の前記高温冷媒の温度が、前記通常用の霜取り制御とした場合よりも低くなるようにする高温側低下制御を行うことで、前記寿命延長用の霜取り制御とした場合の前記温度差が、前記通常用の霜取り制御とした場合よりも小さくなるようにすることを特徴とする請求項４記載の空気調和機。
前記高温側低下制御は、
霜取り運転に切り換え後の前記圧縮機の霜取り周波数を、前記通常用の霜取り制御の場合よりも低い周波数とするものであることを特徴とする請求項５記載の空気調和機。
前記寿命算出部は、前記霜取り回数と予め記憶された霜取り寿命回数とに基づいて寿命を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の空気調和機。
前記設定部は、前記寿命算出部の算出結果に基づき、寿命に近づいたと判断した場合、前記寿命延長用に設定することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の空気調和機。
前記通常用又は前記寿命延長用を設定するディップスイッチを備え、前記設定部は、前記ディップスイッチによる設定に従って前記通常用又は前記寿命延長用を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の空気調和機。
前記室外熱交換器は、複数の板状フィンに複数の伝熱管を貫通させ、前記複数の伝熱管の端部を連通させるヘッダーの枝管が、前記複数の板状フィンの端に設けたサイドプレートを介して前記伝熱管に溶接固定された構成を有し、
前記寿命算出部は、前記室外熱交換器の前記ヘッダーの前記枝管と前記伝熱管との溶接部分の寿命を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の空気調和機。
前記霜取り寿命回数は、暖房運転から霜取り運転への切り換え前後で前記室外熱交換器への流入冷媒が低温冷媒から高温冷媒に変化する際の前記高温冷媒と前記低温冷媒との温度差に基づいて算出されることを特徴とする請求項１０記載の空気調和機。
前記表示装置は、前記カウントした霜取り回数を、４桁の１６進数で表示することを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の空気調和機。
前記表示装置は、２つの７セグメントＬＥＤで構成され、前記２つの７セグメントＬＥＤを点滅させて１回目と２回目の点灯によって前記４桁の１６進数における上位２桁と下位２桁とを表示することを特徴とする請求項１２記載の空気調和機。