JP6266456B2

JP6266456B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP6266456B2
Application number: JP2014143020A
Authority: JP
Inventors: 豪宮尾
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2014-07-11
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2034-07-11
Also published as: JP2016017725A

Description

この発明は、除霜運転を行う空気調和機に関するものである。

従来より、この種の空気調和機において、冷凍サイクル中の圧縮機で高温にされた冷媒を室内熱交換器に流入し、室内ファンで室内空気を室内熱交換器に供給して暖房運転を行う空気調和機があり、暖房運転中に外気温が低い状態で冷凍サイクルに低温の冷媒が流動していると室外熱交換器に着霜が発生し、室外熱交センサでの検出温度が除霜開始温度以下になると、室内ファンと室外ファンを停止させ、冷媒を逆方向に流動させることで室外熱交換器の除霜を実施する除霜運転を行うことが知られている。

しかし、この除霜運転を開始すると暖房運転は一時停止状態となるため、冬場では室温が徐々に低下していき、設定温度を下回ってしまうとユーザーに不快感をあたえてしまう。

そこで、除霜運転にはいる前に強制的に設定温度よりも高い室温になるように強制暖房運転を行い、予め部屋の室温を設定温度よりも高い室温とする除霜前運転を行うことで、除霜運転中に暖房運転が一時停止してしまっても、設定温度よりも室温が下回り、ユーザーに不快感を与えないようにするものが知られている（特許文献１）。

特開２０１０―９６４７４号公報

しかし、特許文献１のような除霜運転前の暖房運転は強制的に設定温度よりも高い室温になるまで行われるものであり、除霜運転がすぐに終了して通常の暖房運転に切り替わり、除霜運転中に室温がそれほど下がらなかった場合などでは消費電力の無駄になってしまう。

冷媒を圧縮する圧縮機と、室内に配される室内熱交換器と、冷媒を減圧する膨張弁と、室外に配される室外熱交換器とを環状に接続した冷凍サイクルと、該冷凍サイクル途中に設置され冷媒の流動方向を変更する流路切替手段と、室内の空気を前記室内熱交換器に供給する室内ファンと、室外の空気を前記室外熱交換器に供給する室外ファンと、前記室外熱交換器の温度を検出する室外熱交センサと、室温がユーザーの所望した設定温度になるように機器の運転を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は前記圧縮機を駆動させて前記室内熱交換器へ冷媒を流動させる暖房運転を行うと共に、前記室外熱交センサで除霜開始温度以下の温度を検出したら、前記室内ファン及び前記室外ファンを停止させ、前記流路切替手段により前記暖房運転時と逆方向に冷媒を流動させる除霜運転と、前記除霜運転の直前に前記設定温度よりも所定値高い室温になるように暖房を行う除霜前運転とを制御する事ができる空気調和機において、前記空気調和機に前回の除霜運転の運転時間を記憶する記憶手段を設け、前記制御装置は前記室外熱交センサで除霜開始温度以下の温度を検出すると、前記記憶手段に記憶された前記除霜運転時間を確認し、前記除霜運転時間が所定運転時間以上だった場合は前記除霜前運転を行った後に前記除霜運転を行い、所定運転時間未満の場合は前記除霜前運転を行なわず前記除霜運転を行うようにした。

冷媒を圧縮する圧縮機と、室内に配される室内熱交換器と、冷媒を減圧する膨張弁と、室外に配される室外熱交換器とを環状に接続した冷凍サイクルと、該冷凍サイクル途中に設置され冷媒の流動方向を変更する流路切替手段と、室内の空気を前記室内熱交換器に供給する室内ファンと、室外の空気を前記室外熱交換器に供給する室外ファンと、前記室外熱交換器の温度を検出する室外熱交センサと、室温がユーザーの所望した設定温度になるように機器の運転を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は前記圧縮機を駆動させて前記室内熱交換器へ冷媒を流動させる暖房運転を行うと共に、前記室外熱交センサで除霜開始温度以下の温度を検出したら、前記室内ファン及び前記室外ファンを停止させ、前記流路切替手段により前記暖房運転時と逆方向に冷媒を流動させる除霜運転と、前記除霜運転の直前に前記設定温度よりも所定値高い室温になるように暖房を行う除霜前運転とを制御する事ができる空気調和機において、前記空気調和機に前回の除霜運転終了時間から前記室外熱交センサが除霜開始温度以下を検出するまでの暖房運転の経過時間を記憶する記憶手段を設け、前記制御装置は前記室外熱交センサで除霜開始温度以下の温度を検出すると、前記記憶手段に記憶された前記経過時間を確認し、前記記憶手段に記憶された前記経過時間が所定経過時間以下である場合は前記除霜前運転を行った後に前記除霜運転を行い、所定経過時間を超えていた場合は前記除霜前運転を行なわず前記除霜運転を行うようにした。

この発明の請求項１によれば、室内の温度が下がらないと予想される短時間での除霜運転でも一律に除霜前運転を行うのでは電力消費の無駄になる。前回の除霜運転時間が長時間だった場合は室外熱交換器についた霜が取れにくい状況であり、室内温度も下がると予想されるので、今回の除霜運転の前には除霜前運転を行い、予め室温を上げておくことで暖房感の喪失が防止できると共に、除霜前運転が必要なときのみに除霜前運転を行う事で、無駄な電力消費を削減することができる。

また、この発明の請求項２によれば、室内の温度が下がらないと予想される短時間での除霜運転でも一律に除霜前運転を行うのでは電力消費の無駄になる。前回の除霜運転終了から今回除霜運転要求された時の経過時間が短かった場合は室外熱交換器に霜がつきやすい状況であり、室内温度も下がると予想されるので、今回の除霜運転の前には除霜前運転を行い、予め室温を上げておくことで暖房感の喪失が防止できると共に、除霜前運転が必要なときのみに除霜前運転を行う事で、無駄な電力消費を削減することができる。

この発明の１実施形態を示す概略構成図同発明の第１実施形態の動作を説明するフローチャート同発明の第２実施形態の動作を説明するフローチャート

次にこの発明を適用した空気調和機の１実施形態を図に基づいて説明する。
１は室内に設置された室内機、２は室外に設置された室外機であり、室内機１と室外機２とを配管で接続した冷凍サイクル３内を冷媒が流動することで、冷房運転や暖房運転を行うことが可能な空気調和機を構成している。

４は複数のパイプ内を冷媒が流動する室内熱交換器、５は前記室内熱交換器４に室内の空気を供給する室内ファンとしてのクロスフローファン、６は室内の温度を検出するための室温センサで、それぞれ前記室内機１内に備えられており、高温や低温の冷媒を室内熱交換器４に流通させ、室内空気をクロスフローファン５の駆動によって室内熱交換器４に供給することで、室内機１が備えられた部屋の空調を行う。

７は冷媒を圧縮させて高温高圧にする圧縮機、８は冷媒の流動方向を変化させる流路切替手段としての四方弁、９は冷媒を膨張させて低温低圧にする膨張弁、１０は内部に備えられた複数のパイプ内を冷媒が流動する室外熱交換器、１１は前記室外熱交換器１０に向けて外気を供給する室外ファンとしての送風ファン、１２は前記室外熱交換器１０の温度を検出する室外熱交センサで、それぞれ前記室外機２内に備えられている。

１３は各温度センサの出力に基づいて所定の演算を行い機器の運転を制御する制御装置、１４は制御装置１３内に設けられた過去の除霜運転の情報を記憶する記憶手段である。

次に冷房運転について説明する。
四方弁８が図１の破線で示した方に切り替わって圧縮機７が駆動し、圧縮機７で圧縮された高温高圧となった冷媒が破線の矢印方向に流動して室外熱交換器１０内に流入し、凝縮器として働く室外熱交換器１０に流入した冷媒は送風ファン１１で供給された室外空気によって凝縮する。

室外熱交換器１０から膨張弁９に流入した冷媒は膨張され低温低圧となり、蒸発器として働く室内熱交換器４に冷媒が流入してクロスフローファン５で供給された室内空気の熱を吸熱してガス冷媒に状態変化し圧縮機７に流入する。このように冷凍サイクル３内を冷媒が流動することで冷房運転が可能となる。

また、暖房運転について説明する。
四方弁８が図１の実線で示した方に切り替わって圧縮機７が駆動し、圧縮機７で圧縮され高温高圧となった冷媒が図１中の実線の矢印方向に流動して、室内熱交換器３が凝縮器として働くことで、クロスフローファン５で供給された室内空気が加熱され、室内に温風が送風される。

室内熱交換器３から流出した冷媒は膨張弁９で膨張され低温低圧となって室外熱交換器１０に流入し、蒸発器として働く室外熱交換器１０に流入した冷媒は送風ファン１１で供給された室外空気によって蒸発し、ガス冷媒に状態変化し圧縮機７に流入する。このように冷凍サイクル３内を冷媒が流動することで暖房運転が可能になる。

次に除霜運転について説明する。
暖房運転中において、室外熱交センサ１２で検出された温度が除霜運転開始温度以下（ここでは−１５℃以下）である場合、室外熱交換器１０の温度が低く着霜量が増加しており、このまま暖房運転を継続すると更に着霜量が増加して暖房効率が低下するため、制御装置１３は、四方弁８の弁方向を切り替えて冷房運転時と同じ方向に冷媒を流動させることで、圧縮機７で高温高圧に加熱された冷媒を室外熱交換器１０に流入して着霜を溶かす除霜運転を行う。

そして、除霜運転を開始してから最大除霜運転時間（ここでは１２分）を経過、または、熱交温度センサ１２が除霜運転終了温度以上（ここでは８℃以上）を検出した場合は除霜運転を終了し、暖房運転を再開する。

また、暖房運転が再開されたあとに、再び室外熱交センサ１２で検出された温度が除霜運転開始温度に達したとしても前回の除霜運転終了から除霜運転禁止時間（ここでは４０分）経過しないと次の除霜運転が行われないようになっている。

次に除霜前運転について説明する。
通常、除霜運転中は室温が徐々に下がっていくため、除霜運転を行う直前に予め強制暖房による除霜前運転を行い、ユーザーが設定した設定温度より所定値（ここでは２℃）高い室温まで温度を上げるようにしているものである

そして、本発明の除霜前運転の第１実施形態について図２のフローチャートに基づいて説明する。ただし、第１実施形態で説明する所定運転時間は１２分とする。
暖房運転中であり（Ｓ１）、室外熱交センサ１２で検出された温度が除霜運転開始温度である−１５℃以下になったら（Ｓ２）、制御装置１３内の記憶手段１４は前回の除霜運転時間が１２分以上だったかを確認し（Ｓ３）、前回の除霜運転時間が１２分未満だった場合は除霜前運転を行わず、除霜運転を開始する（Ｓ４）。

また、前回の除霜運転の時間が１２分以上だった場合は除霜前運転を開始する（Ｓ５）。その後、ユーザーが設定した室温の設定温度よりも２℃高くなったら（Ｓ６）、除霜前運転を終了し（Ｓ７）、除霜運転を開始する（Ｓ４）。

そして、除霜運転を開始してから最大除霜運転時間の１２分経過、または、室外熱交センサ１２が除霜運転終了温度の８℃以上に達した場合は（Ｓ８）、除霜運転を終了し（Ｓ９）、暖房運転を再開する。

このように、前回の除霜運転が所定運転時間以上の長時間で除霜していた時は、外気温が低く室外熱交換器１０の霜が除去しづらい状況であるため、今回の除霜運転も長時間の可能性があり、暖房運転が長時間行われないことで暖房感が喪失してしまうことが考えられるので、今回は除霜前運転を行い、予め室温を上げておくことで暖房感を喪失させないと共に、前回の除霜運転が所定時間未満の時は除霜前運転を行わないことで、除霜前運転による無駄な電力消費を削減することが出来る。

次に、図３に示すフローチャートに基づいて第２実施形態の作動を詳しく説明する。ここで、第１の実施形態と同一のものは同一の符号を付してその説明を省略する。また、第２実施形態で説明する所定経過時間は４０分とする。
暖房運転中であり（Ｓ１０）、室外熱交センサ１２で検出された温度が除霜運転開始温度である−１５℃以下になったら（Ｓ１１）、制御装置１３内の記憶手段１４は前回の除霜運転終了からの経過時間が所定経過時間である４０分以下であるか確認し（Ｓ１２）、前回の除霜運転終了から経過時間が所定経過時間を超えている場合は除霜前運転を行わず、除霜運転を開始する（Ｓ１３）。

また、前回の除霜運転終了からの時間が所定経過時間４０分以下だった場合は除霜前運転を開始する（Ｓ１４）。その後、ユーザーが設定した室温の設定温度よりも２℃高くなったら（Ｓ１５）、除霜前運転を終了し（Ｓ１６）、除霜運転を開始する（Ｓ１３）。

そして、除霜運転を開始してから最大除霜運転時間の１２分経過、または、室外熱交センサ１２が８℃以上に達した場合は（Ｓ１７）、除霜運転を終了し（Ｓ１８）、暖房運転を再開する。

このように、前回の除霜運転終了から次の除霜運転開始までの時間が所定経過時間以下である場合、外気温が低く室外熱交換器１０に着霜がしやすい状況である可能性があり、暖房運転が再開してもユーザー所望の設定温度まで室温が上がらないことが考えられるので、今回は除霜前運転を行い、予め室温を上げておくことで暖房感を喪失させないと共に、前回の除霜運転終了からの経過時間が所定経過時間を超えている時は除霜前運転を行わないことで、除霜前運転による無駄な電力消費を削減することが出来る。

なお、本発明は第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で改変する事を妨げるものではなく、例えば、第１実施形態で説明した所定運転時間を１２分としたが、１２分に限定されるものではなく、暖房感の喪失によりユーザーが不快と感じる室温まで温度が下がる長時間の所定運転時間であればよいものである。また第２実施形態で説明した所定経過時間を４０分としたが、４０分に限定されるものではなく、暖房運転が再開してもユーザーが所望した設定温度まで上がらないような短い所定経過時間ならよいものである。

３冷凍サイクル
４室内熱交換器
５クロスフローファン
７圧縮機
８流路切替手段
１０室外熱交換器
１１送風ファン
１２室外熱交センサ
１３制御装置
１４記憶手段

Claims

冷媒を圧縮する圧縮機と、室内に配される室内熱交換器と、冷媒を減圧する膨張弁と、室外に配される室外熱交換器とを環状に接続した冷凍サイクルと、該冷凍サイクル途中に設置され冷媒の流動方向を変更する流路切替手段と、室内の空気を前記室内熱交換器に供給する室内ファンと、室外の空気を前記室外熱交換器に供給する室外ファンと、前記室外熱交換器の温度を検出する室外熱交センサと、室温がユーザーの所望した設定温度になるように機器の運転を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は前記圧縮機を駆動させて前記室内熱交換器へ冷媒を流動させる暖房運転を行うと共に、前記室外熱交センサで除霜開始温度以下の温度を検出したら、前記室内ファン及び前記室外ファンを停止させ、前記流路切替手段により前記暖房運転時と逆方向に冷媒を流動させる除霜運転と、前記除霜運転の直前に前記設定温度よりも所定値高い室温になるように暖房を行う除霜前運転とを制御する事ができる空気調和機において、前記空気調和機に前回の除霜運転の運転時間を記憶する記憶手段を設け、前記制御装置は前記室外熱交センサで除霜開始温度以下の温度を検出すると、前記記憶手段に記憶された前記除霜運転時間を確認し、前記除霜運転時間が所定運転時間以上だった場合は前記除霜前運転を行った後に前記除霜運転を行い、所定運転時間未満の場合は前記除霜前運転を行なわず前記除霜運転を行うようにしたことを特徴とする空気調和機。
冷媒を圧縮する圧縮機と、室内に配される室内熱交換器と、冷媒を減圧する膨張弁と、室外に配される室外熱交換器とを環状に接続した冷凍サイクルと、該冷凍サイクル途中に設置され冷媒の流動方向を変更する流路切替手段と、室内の空気を前記室内熱交換器に供給する室内ファンと、室外の空気を前記室外熱交換器に供給する室外ファンと、前記室外熱交換器の温度を検出する室外熱交センサと、室温がユーザーの所望した設定温度になるように機器の運転を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は前記圧縮機を駆動させて前記室内熱交換器へ冷媒を流動させる暖房運転を行うと共に、前記室外熱交センサで除霜開始温度以下の温度を検出したら、前記室内ファン及び前記室外ファンを停止させ、前記流路切替手段により前記暖房運転時と逆方向に冷媒を流動させる除霜運転と、前記除霜運転の直前に前記設定温度よりも所定値高い室温になるように暖房を行う除霜前運転とを制御する事ができる空気調和機において、前記空気調和機に前回の除霜運転終了時間から前記室外熱交センサが除霜開始温度以下を検出するまでの暖房運転の経過時間を記憶する記憶手段を設け、前記制御装置は前記室外熱交センサで除霜開始温度以下の温度を検出すると、前記記憶手段に記憶された前記経過時間を確認し、前記記憶手段に記憶された前記経過時間が所定経過時間以下である場合は前記除霜前運転を行った後に前記除霜運転を行い、所定経過時間を超えていた場合は前記除霜前運転を行なわず前記除霜運転を行うようにしたことを特徴とする空気調和機。