本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
<<構造>>
<全体>
図1は、実施形態に係る空気調和機の外観構成を示す図である。空気調和機ACは、冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)で冷媒を循環させることによって、空調を行う機器である。空気調和機ACは、室内機10と、室外機30と、赤外線、電波、通信線等により室内機と通信してユーザが空気調和機ACを操作するためのリモコン40(空調制御端末)とを有してなる。また、室内機10と室外機30とは、冷媒配管と通信ケーブルで接続されている。室内機10には、撮像部23が、左右方向中央に配置されている。リモコン送受信部11は、室内機10の前方下部付近のリモコン信号を受信しやすい位置に配置している。また、撮像部23の横には、ランプの点灯により各種の運転状態を示すランプ表示部50(図3参照)を有している。
<室内機>
図2は、実施形態に係る室内機の側断面構成を示す図である。室内機10は、室内熱交換器12、ドレンパン13、室内ファン14、フィルタ16、左右風向板18、上下風向板19(上部上下風向板19a、下部上下風向板19b)、前面パネル17、電装品、各種のセンサ等を、筐体15内に収容している。
室内熱交換器12は、複数本の伝熱管を有し、室内ファン14により室内機内に取り込まれた室内の空気を、伝熱管を通流する冷媒と熱交換させ、当該空気を冷却、加熱等するように構成されている。なお、伝熱管は、前記した冷媒配管に通じていて、公知の冷媒サイクルの一部を構成している。また、室内ファン14は風速を調節可能である。
ドレンパン13は、室内熱交換器12から滴り落ちる水を受けるものであり、室内熱交換器12の下側に配置されている。なお、ドレンパン13に滴り落ちた水は、ドレンホース(図示せず)を介して外部に排出される。
フィルタ16は、空気吸込口h1等を介して取り込まれる空気から塵埃を除去するものであり、室内熱交換器12の上側・前側に設置されている。
左右風向板18は、その基端側が室内機10の下部に設けた回転軸を支点にして左右風向板用モータ21(図8参照)により正逆回転される。そして、左右風向板18の先端側が室内側を向いていて、これにより左右風向板18の先端側は水平方向に振れるように動作可能である。上下風向板19は、室内機10の長手方向両端部に設けられた回転軸を支点にして上下風向板用モータ22(図8参照)により正逆回転される。これにより、上下風向板19の先端側は上下方向に振れるように動作可能である。前面パネル17は、室内機10の前面を覆うように設置されており、下端部の回転軸を支点として前面パネル17用モータにより正逆回転可能である。ちなみに、前面パネル17は、回転動作を行うことなく、室内機の下端に固定されたものとしてもよい。
室内機10は、室内ファン14が回転することによって、空気吸込口h1及びフィルタ16を介して室内の空気を室内機内に取り込み、この空気を室内熱交換器12で熱交換する。これにより、当該熱交換後の空気は、室内熱交換器12で冷却され、あるいは、加熱される。この熱交換後の空気は空気吹出し風路h2に導かれる。さらに、空気吹出し風路h2に導かれた空気は、空気吹出し口h3から室内機外部に送り出されて室内を空気調和する。そして、この熱交換後の空気が吹出し口から室内に吹き出す際には、その水平方向の風向きは左右風向板18により調節され、その上下方向の風向きは上下風向板19により調節される。
<室外機>
室外機30(図1参照)は、仕切り板と電装品箱とリード線支持部品とにより、熱交換器室と機械室とを区分(分割)している。熱交換器室には、冷媒配管を循環する冷媒の外気との熱交換を促進するプロペラファン(室外ファン33)(図7参照)とその駆動用の室外ファンモータ33a(図7参照)、プロペラファンを回転自在に支持するプロペラファン支柱、及び外気と循環する冷媒の熱交換を行う室外熱交換器32(図7参照)が配設されている。機械室には、循環する冷媒を高温高圧のガス冷媒にする圧縮機、常温・高圧の液状冷媒を低温・低圧の液状冷媒にする電動膨張弁、電気部品のリアクタ、及び、冷媒が流れる冷媒配管の伝熱管が配設されている。電装品箱には、室外機を制御する電装品が収納されており、その上部には電装品蓋が被せられている。
<ランプ表示部>
図3は、実施形態に係る室内機のランプ表示部を示す説明図である。ランプ表示部50のランプの点灯により運転状態を示す。ランプには、運転中に点灯する「運転」ランプ、タイマー予約中等に点灯する「タイマー」ランプ、フィルタの清掃中(フィルタ清掃モード)・内部クリーン運転中(乾燥モード)・室内熱交換器の洗浄中(洗浄モード)に点灯する「クリーン」ランプ、eco運転中に点灯する「eco」ランプ、人を検出すると点灯する「在室」ランプ、自動運転中に点灯する「オートオフ」ランプ、予熱・霜とり運転中に点灯する「予熱・霜とり」ランプ、カビの発生のみはり中に点灯する「みはり」ランプ等がある。
本実施形態では、図4を参照して、他機能(例えば、洗浄モードの機能)を追加した際に表示ランプを増加させることなく、運転中の機能を視覚的に示すことができることを説明する。なお、今回新たに追加した洗浄モードの機能は、図7〜図16を参照して後記する。
図4は、クリーンランプ点灯時の各モードを示す説明図であり、(a)はフィルタ清掃モード、(b)は乾燥モード、(c)は洗浄モードを示す図である。なお、図4の左側の列はランプ表示部50の表示を示し、図4の右側の列は、図2に示した室内機の側断面構成で各モードの運転状態を示す。
(1)フィルタ清掃モードは、条件を満たすと運転停止時に、自動でフィルタを清掃するモードである。リモコンを操作してフィルタを清掃することもできる。
(2)乾燥モード(「内部クリーン」のモード)は、設定すると「冷房」等を運転停止したあとに、乾燥(「暖房」「送風」)を所定時間運転して、室内機内部のカビの発生を抑制するモードである。
(3)今回新たに追加した洗浄モードは、空調運転停止後、所定時間経過後に室内熱交換器12を凍結・解凍・乾燥運転して、室内熱交換器12を洗浄するモードである。
3つのモードのいずれも、構成部品を「クリーン」にする機能であるので、「クリーン」ランプが用いられる。しかしながら、「クリーン」ランプの点灯だけでは、どのモードが起動しているかユーザには不明であるので、以下のように機能分けをしている。
図4(a)のフィルタ清掃モードの場合、ランプ表示部50の「クリーン」ランプが点灯し、室内機10の上下風向板19は、運転停止中の位置である。ユーザは、これにより、空調運転が停止しており、室内機10の内部清掃(具体的には、フィルタ16)が行われていることがわかる。
図4(b)の乾燥モードの場合、ランプ表示部50の「運転」ランプが点灯するとともに、「クリーン」ランプが点灯している。また、室内機10の上下風向板19の向きは、水平方向又は室内空間の上向き方向に設定されている。乾燥モードの場合、基本的に暖気が送風されるので、室内の人に送風を当てないように、水平方向又は室内空間の上向き方向としている。これにより、ユーザは、空調運転中であり、室内機の内部クリーンが行われていることがわかる。
図4(c)の洗浄モードの場合、ランプ表示部50の「運転」ランプが点灯するとともに、「クリーン」ランプが点灯している。ランプの点灯だけみると、洗浄モードと乾燥モードが同じであるので、識別することができない。しかしながら、洗浄モードの場合には、室内機10の上下風向板19の向きは、室内空間の下向き方向に設定されている。これにより、ユーザは、空調運転中であり、室内機の内部洗浄(具体的には、室内熱交換器12)が行われていることがわかる。洗浄モードの場合、室内空間の下方に送風されるが、基本的に人が居ない時間帯に行われるので、ユーザの快適性を損なうことはない。
すなわち、本実施形態の空気調和機ACは、運転状態を表示する1以上の表示ランプと、室内機10の内部を乾燥させる乾燥モードと室内熱交換器12を洗浄する洗浄モードとを有する制御部K(図8参照)と、を備え、制御部Kは、乾燥モードと前記洗浄モードの運転開始時又は運転中に、同じ表示ランプを点灯し、かつ、乾燥モードと洗浄モードとでは上下風向板19を異なる方向に向ける。また、制御部Kは、乾燥モードのときに上下風向板19を室内空間の水平方向又は上側方向に向け、洗浄モードのときに上下風向板19を室内空間の下側方向に向けるとよい。
これにより、各モードを、ランプ表示部50の表示方法と、上下風向板19の向きにより、表示ランプを増加させることなく、運転中の機能を視覚的に示すことができる効果がある。
また、制御部Kは、洗浄モードの運転を開始する際に、空調運転の停止時から所定時間(例えば、図14の時刻t1〜t2の時間)が経過した後に、室内熱交換器12の凍結又は結露を行うとよい。
<リモコン>
図5は、実施形態に係る空気調和機のリモコンの外観を示す図であり、(a)はカバーを閉じた通常使用時、(b)カバーの開放時を示す図である。図5(a)に示すように、自動運転ボタン(AIこれっきり(登録商標)ボタン)、暖房ボタン、冷房ボタン、除湿ボタン等を有している。リモコン40は、ユーザによって操作され、室内機10のリモコン送受信部11(図1参照)に対して赤外線信号を送信する。当該信号の内容は、運転要求、設定温度の変更、タイマー、運転モードの変更、停止要求等の様々な指令である。空気調和機ACは、これらの信号に基づいて、少なくとも室内の冷房、暖房、除湿等を行うことができる。また、空気清浄等、その他の空気調和の機能を備えていてもよい。すなわち、空気調和機ACは、室内の空気を様々に調整することができる。表示部41には、現在の運転状態を示す表示がされる。
カバー49を開けると、図5(b)に示すように(開けたカバー49は図示省略)、他の機能の各種詳細設定ボタンを有し、特に、今回新たに追加した洗浄ボタン42を有している。洗浄ボタン42は、洗浄時刻設定に遷移するためのボタンである。洗浄ボタン42を押下すると、時刻設定ボタン43が操作できる。時刻が設定され設定ボタン44が押下されると時刻が確定される。表示部41には、洗浄時刻「設定中」の表示例が示されている。洗浄時刻「設定中」は、「設定時刻」が点灯又は点滅する。
時刻設定の例を示すと、リビングの場合、空調が21時に停止する際に、ユーザは、リビングに人がいない時間帯である夜中の3時に洗浄を開始するように設定するとよい。寝室の場合、ユーザは、寝室に人がいない時間帯である昼間の15時に洗浄を開始するとよい。
すなわち、本実施形態の空気調和機ACは、空気調和機の動作を操作する空調制御端末(リモコン40)を有し、空調制御端末は、洗浄モードの開始時刻として、空調運転の停止時から所定時間(例えば、図14の時刻t1〜t2の時間)経過後の時刻を設定可能とする。また、空気調和機は、後記する人を検知する人検出部を有し、制御部Kは、人検出部で人が検出されていない場合に、洗浄モードの運転をするとよい。これにより、洗浄運転時の冷風・送風が人にあたることもなく、室内熱交換器12の洗浄をすることができる。
図6は、リモコン操作による洗浄モードの表示例を示す説明図であり、(a)は洗浄動作を「行う」場合、(b)は洗浄動作を「行わない」場合である。図6(a)の洗浄動作を「行う」場合、表示部41の下段に「洗浄」の文字が表示される。図6(b)の洗浄動作を「行わない」場合、表示部41の下段に「洗浄なし」の文字が表示される。
制御部Kは、「洗浄」を開始する際には、音声部を介して「室内機の内部洗浄をします。」のアナウンスをするとよい。また、制御部Kは、前回の洗浄処理の終了時から空調運転の実行時間を積算し、その積算時間が、所定時間経過(例えば、1年間)した場合に、音声部を介して、「ここしばらく室内機の内部洗浄を行っていません。内部洗浄をすることを勧めます。」とアナウンスするとよい。
次に新たに追加した「洗浄モード」について、図7〜図16を参照して説明する。
図7は、空気調和機ACの冷媒回路Qを示す説明図である。図7の実線矢印は、暖房運転時における冷媒の流れを示している。また、図7の破線矢印は、冷房運転時における冷媒の流れを示している。図7に示すように、室外機30は、圧縮機31と、室外熱交換器32と、室外ファン33と、室外膨張弁34(膨張弁)と、四方弁35と、を備えている。
圧縮機31は、圧縮機モータ31aの駆動によって、低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒として吐出する機器である。室外熱交換器32は、その伝熱管(図示せず)を通流する冷媒と、室外ファン33から送り込まれる外気と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。
室外ファン33は、室外ファンモータ33a(図4参照)の駆動によって、室外熱交換器32に外気を送り込むファンであり、室外熱交換器32の付近に設置されている。室外膨張弁34は、「凝縮器」(室外熱交換器32及び室内熱交換器12の一方)で凝縮した冷媒を減圧する機能を有している。なお、室外膨張弁34において減圧された冷媒は、「蒸発器」(室外熱交換器32及び室内熱交換器12の他方)に導かれる。
四方弁35は、空気調和機ACの運転モードに応じて、冷媒の流路を切り替える弁である。すなわち、冷房運転時(破線矢印を参照)には、圧縮機31、室外熱交換器32(凝縮器)、室外膨張弁34、及び室内熱交換器12(蒸発器)が、四方弁35を介して環状に順次接続されてなる冷媒回路Qにおいて、冷凍サイクルで冷媒が循環する。
また、暖房運転時(実線矢印を参照)には、圧縮機31、室内熱交換器12(凝縮器)、室外膨張弁34、及び室外熱交換器32(蒸発器)が、四方弁35を介して環状に順次接続されてなる冷媒回路Qにおいて、冷凍サイクルで冷媒が循環する。
すなわち、圧縮機31、「凝縮器」、室外膨張弁34、及び「蒸発器」を順次に介して、冷凍サイクルで冷媒が循環する冷媒回路Qにおいて、前記した「凝縮器」及び「蒸発器」の一方は室外熱交換器32であり、他方は室内熱交換器12である。
図8は、空気調和機ACの制御機能を示すブロック図である。図8に示す室内機10は、前記した撮像部23等のほかに、環境検出部24と、室内制御回路25と、を備えている。撮像部23は、室内(室内空間、被空調空間)を撮像するものであり、CCDセンサ(Charge Coupled Device)やCMOSセンサ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子を備えている。この撮像部23の撮像結果に基づき、室内制御回路25によって、室内にいる人(在室者)が検出される。なお、被空調空間に存在する人を検出する「人検出部」は、撮像部23と、室内制御回路25と、を含んで構成される。
環境検出部24は、室内の状態や室内機10の機器の状態を検出する機能を有し、室内温度センサ24aと、湿度センサ24bと、室内熱交換器温度センサ24cと、を備えている。
室内温度センサ24aは、室内(室内空間、被空調空間)の温度を検出するセンサである。この室内温度センサ24aは、フィルタ16(図2参照)よりも空気の吸込側に設置されている。これによって、後記するように室内熱交換器12を凍結させているとき、その熱輻射の影響に伴う検出誤差を抑制できる。湿度センサ24bは、室内(室内空間、被空調空間)の空気の湿度を検出するセンサであり、室内機10の所定位置に設置されている。
室内熱交換器温度センサ24cは、室内熱交換器12(図2参照)の温度を検出するセンサであり、室内熱交換器12に設置されている。室内温度センサ24a、湿度センサ24b、及び室内熱交換器温度センサ24cの検出値は、室内制御回路25に出力される。
室内制御回路25は、図示はしないが、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成されている。そして、ROMに記憶されたプログラムを読み出してRAMに展開し、CPUが各種処理を実行するようになっている。
図8に示すように、室内制御回路25は、記憶部25aと、室内制御部25bと、を備えている。記憶部25aには、所定のプログラムの他、撮像部23の撮像結果、環境検出部24の検出結果、リモコン送受信部11を介して受信したデータ等が記憶される。室内制御部25bは、記憶部25aに記憶されているデータに基づいて、所定の制御を実行する。なお、室内制御部25bが実行する処理については後記する。
室外機30は、前記した構成の他に、室外温度センサ36と、室外制御回路37と、を備えている。室外温度センサ36は、室外の温度(外気温)を検出するセンサであり、室外機30の所定箇所に設置されている。なお、図8では省略しているが、室外機30は、圧縮機31(図3参照)の吸入温度、吐出温度、吐出圧力等を検出する各センサも備えている。室外温度センサ36を含む各センサの検出値は、室外制御回路37に出力される。
室外制御回路37は、図示はしないが、CPU、ROM、RAM、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成され、室内制御回路25と通信線を介して接続されている。図8に示すように、室外制御回路37は、記憶部37aと、室外制御部37bと、を備えている。
記憶部37aには、所定のプログラムの他、室外温度センサ36を含む各センサの検出値等が記憶される。室外制御部37bは、記憶部37aに記憶されているデータに基づいて、圧縮機モータ31a(つまり、圧縮機31)、室外ファンモータ33a、室外膨張弁34等を制御する。以下では、室内制御回路25及び室外制御回路37を「制御部K」という。
次に、室内熱交換器12(図2参照)を洗浄するための処理について説明する。
前記したように、室内熱交換器12の上側・前側(空気の吸込側)には、塵や埃を捕集するためのフィルタ16(図2参照)が設置されている。しかしながら、細かい塵や埃がフィルタ16を通り抜けて、室内熱交換器12に付着することがあるため、室内熱交換器12を定期的に洗浄することが望まれる。そこで、本実施形態では、室内機10に取り込まれた空気に含まれる水分を室内熱交換器12で凍結させ、その後、室内熱交換器12の氷を溶かすことで、室内熱交換器12を洗浄するようにしている。このような一連の処理を、室内熱交換器12の「洗浄処理」という。
図9は、空気調和機ACの制御部Kが実行する洗浄処理のフローチャートである(適宜、図7、図8を参照)。なお、図9の「START」時までは、所定の空調運転(冷房運転、暖房運転等)が行われていたものとする。
また、室内熱交換器12の洗浄処理の開始条件が「START」時に成立したものとする。この「洗浄処理の開始条件」とは、例えば、前回の洗浄処理の終了時から空調運転の実行時間を積算した値が所定値に達したという条件である。なお、ユーザによるリモコン40の操作によって、洗浄処理を行う時間帯を設定できるようにしてもよい。
ステップS101において制御部Kは、空調運転を所定時間(例えば、数分間)停止させる。前記した所定時間は、冷凍サイクルを安定させるための時間であり、予め設定されている。例えば、「START」時まで行われていた暖房運転を中断して、室内熱交換器12を凍結させる際(S102)、制御部Kは、暖房運転時とは逆向きに冷媒が流れるように四方弁35を制御する。ここで、仮に、冷媒の流れる向きを急に変えると、圧縮機31に過負荷がかかり、また、音等でユーザに違和感を生じさせる。そこで、本実施形態では、室内熱交換器12の凍結(S102)に先立って所定時間、空調運転を停止させるようにしている(S101)。この場合において制御部Kが、空調運転の停止時から所定時間が経過した後、室内熱交換器12の凍結を行うようにしてもよい。
なお、冷房運転を中断して室内熱交換器12を凍結させる場合には、ステップS101の処理を省略してもよい。冷房運転中(START時)に冷媒が流れる向きと、室内熱交換器12の凍結中(S102)に冷媒が流れる向きと、は同じだからである。
次に、ステップS102において制御部Kは、室内熱交換器12を凍結させる。すなわち、制御部Kは、室内熱交換器12を蒸発器として機能させ、室内機10に取り込まれた空気に含まれる水分を室内熱交換器12の表面に着霜させて凍結させる。
ステップS103において制御部Kは、室内熱交換器12を解凍する。例えば、制御部Kは、室内熱交換器12を凝縮器として機能させることによって、室内熱交換器12の表面の氷を溶かして解凍する。これによって、室内熱交換器12に付着していた塵や埃が洗い流される。なお、自然解凍でもよいし、室内ファン14を回して風を当てた解凍でもよい。
ステップS104において制御部Kは、室内熱交換器12を乾燥させる。例えば、制御部Kは、室内ファン14の駆動によって、室内熱交換器12の表面の水を乾燥させる。これによって、室内熱交換器12を清潔な状態にすることができる。ステップS104の処理を行った後、制御部Kは、一連の処理を終了する(END)。
次に、図9の各ステップの詳細について説明する。
図10は、室内熱交換器12を凍結させるための処理(図9のS102)を示すフローチャートである(適宜、図7、図8を参照)。ステップS102aにおいて制御部Kは、四方弁35を制御する。すなわち、制御部Kは、室外熱交換器32を凝縮器として機能させ、室内熱交換器12を蒸発器として機能させるように四方弁35を制御する。なお、「洗浄処理」(図9に示す一連の処理)を行う直前に冷房運転を行っていた場合、制御装置は、ステップS102aにおいて四方弁35の状態を維持する。
ステップS102bにおいて制御部Kは、凍結時間を設定する。具体的に説明すると、制御部Kは、室内空気(被空調空間)の空気の相対湿度に基づいて、凍結時間を設定する。なお、「凍結時間」とは、室内熱交換器12を凍結させるための所定の制御(S102c〜S102e)が継続される時間である。
図11は、室内空気の相対湿度と、凍結時間との関係を示すマップである。図11の横軸は、室内空気の相対湿度であり、湿度センサ24b(図8参照)によって検出される。図11の縦軸は、室内空気の相対湿度に対応して設定される凍結時間である。
図11に示すように、制御部Kは、室内空気の相対湿度が高いほど、室内熱交換器12の凍結を行う凍結時間を短くする。室内空気の相対湿度が高いほど、所定体積の室内空気に含まれる水分の量が多く、室内熱交換器12に水分が付着しやすいからである。このように凍結時間を設定することで、室内熱交換器12の洗浄に要する適量の水分を、室内熱交換器12に付着させ、さらに凍結させることができる。
なお、図11に示すマップ(データテーブル)に代えて、所定の数式を用いるようにしてもよい。また、制御部Kが、室内空気の相対湿度に代えて、室内空気の絶対湿度に基づき、凍結時間を設定するようにしてもよい。すなわち、制御部Kは、室内空気の絶対湿度が高いほど、凍結時間を短くするようにしてもよい。
次に、図10のステップS102cにおいて制御部Kは、圧縮機31の回転速度を設定する。すなわち、制御部Kは、室外温度センサ36の検出値である室外温度に基づいて、圧縮機モータ31aの回転速度を設定し、圧縮機31を駆動する。
図12は、室外温度と、圧縮機31の回転速度との関係を示すマップである。室内熱交換器12を凍結させる際、制御部Kは、図12に示すように、室外温度が高いほど、圧縮機モータ31aの回転速度を大きくする。室内熱交換器12において室内空気から熱を奪うには、それに対応して、室外熱交換器32での放熱が充分に行われることを要するからである。例えば、室外温度が比較的高い場合、制御部Kは、圧縮機モータ31aの回転速度を大きくすることで、圧縮機31から吐出される冷媒の温度・圧力を高くする。これによって、室外熱交換器32での熱交換が適切に行われ、ひいては、室内熱交換器12の凍結も適切に行われる。なお、図12に示すマップ(データテーブル)に代えて、所定の数式を用いるようにしてもよい。
ちなみに、通常の空調運転(冷房運転や暖房運転)では、圧縮機31から吐出される冷媒の温度等に基づいて、圧縮機31の回転速度が制御されることが多い。一方、室内熱交換器12を凍結させているときには、圧縮機31から吐出される冷媒の温度が通常の空調運転時よりも低くなりやすいため、別のパラメータとして、室外温度を用いるようにしている。
次に、図10のステップS102dにおいて制御部Kは、室外膨張弁34の開度を調整する。なお、ステップS102dでは、通常の冷房運転時よりも室外膨張弁34の開度を小さくすることが望ましい。これによって、通常の冷房運転時よりも低温低圧の冷媒が、室外膨張弁34を介して室内熱交換器12に流入する。したがって、室内熱交換器12に付着した水が凍結しやすくなり、また、室内熱交換器12の凍結に要する消費電力量を低減できる。
ステップS102eにおいて制御部Kは、室内熱交換器12の温度が所定範囲内であるか否かを判定する。前記した「所定範囲」とは、室内機10に取り込まれた空気に含まれる水分が室内熱交換器12で凍結し得る範囲であり、予め設定されている。
ステップS102eにおいて室内熱交換器12の温度が所定範囲外である場合(S102e:No)、制御部Kの処理はステップS102dに戻る。例えば、室内熱交換器12の温度が所定範囲よりも高い場合、制御部Kは、室外膨張弁34の開度をさらに小さくする(S102e)。このように、制御部Kは、室内熱交換器12を凍結させているとき、室内熱交換器12の温度が所定範囲内に収まるように、室外膨張弁34の開度を調整する。
なお、図10では省略しているが、室内熱交換器12を凍結させているとき(つまり、所定の凍結時間が経過するまでの間)、制御部Kは、室内ファン14を停止状態にしてもよいし、また、室内ファン14を所定の回転速度で駆動してもよい。いずれの場合でも、室内熱交換器12の凍結が進むからである。
図13は、室内熱交換器12の温度の時間的な変化の一例を示す説明図である。図13の横軸は、図10の「START」時からの経過時間である。図13の縦軸は、室内熱交換器12の温度(室内熱交換器温度センサ24cの検出値:図8参照)である。なお、温度が0℃未満の所定範囲Fは、ステップS102e(図10参照)の判定基準となる温度範囲であり、前記したように、予め設定されている。
図13に示すように、室内熱交換器12を凍結させるための所定の制御が開始されてからの「経過時間」が長くなるにつれて、室内熱交換器12の温度が徐々に低くなっている。そして、経過時間tAを過ぎると、室内熱交換器12の温度が所定範囲F内に収まっている。これによって、室内機10の信頼性を確保しつつ(室内熱交換器12の温度が過度に低くなることを抑制しつつ)、室内熱交換器12を凍結させることができる。
なお、経過時間tAを過ぎると、室内熱交換器12の凍結が進むため、時間の経過とともに、室内熱交換器12の氷の厚さが厚くなっていく。これによって、室内熱交換器12の洗浄に要する充分な量の水を、室内熱交換器12で凍らせることができる。
図10のステップS102eにおいて室内熱交換器12の温度が所定範囲内である場合(S102e:Yes)、制御部Kの処理はステップS102fに進む。ステップS102fにおいて制御部Kは、ステップS102bで設定した凍結時間が経過したか否かを判定する。「START」時から所定の凍結時間が経過していない場合(S102f:No)、制御部Kの処理はステップS102cに戻る。一方、「START」時から所定の凍結時間が経過した場合(S102f:Yes)、制御部Kは、室内熱交換器12を凍結させるための一連の処理を終了する(END)。
なお、図10の「START」時からの経過時間ではなく、室内熱交換器12の温度が所定範囲F内に収まってからの経過時間(図13に示す時刻tAからの経過時間)に基づいて、ステップS102fの判定処理を行うようにしてもよい。
また、図10では省略したが、室外温度が氷点下である場合、制御部Kは、室内熱交換器12の凍結を行わないことが好ましい。その後の室内熱交換器12の解凍によって流れ落ちた多量の水がドレンホース(図示せず)内で凍りつくことを防止し、ひいては、ドレンホースを介した排水が阻害されることを防止するためである。
図14は、圧縮機31及び室内ファン14のON/OFFの切替えに関する説明図である。なお、図14の横軸は時刻である。また、図14の縦軸は、圧縮機31のON/OFF、及び室内ファン14のON/OFFを示している。
図14に示す例では、所定の空調運転が時刻t1まで行われており、圧縮機31及び室内ファン14が駆動している(つまり、ON状態である)。その後、時刻t1〜t2において圧縮機31及び室内ファン14が停止している(図9のステップS101)。そして、時刻t2〜t3において、室内熱交換器12の凍結が行われている(図9のステップS102)。この時刻t2〜t3の時間が、ステップS102b(図10参照)で設定された凍結時間である。
図14に示す例では、室内熱交換器12の凍結中、室内ファン14が停止されている。これによって、室内に冷風が吹き出されないため、ユーザの快適性を損なうことなく、室内熱交換器12を凍結させることができる。なお、時刻t3以後の処理については後記する。
図15は、室内熱交換器12を解凍するための処理(図9のS103)を示すフローチャートである(適宜、図7、図8を参照)。制御部Kは、前記したステップS102(S102a〜S102f)(図9、図10参照)の処理によって室内熱交換器12を凍結させた後、図15に示す一連の処理を実行する。
ステップS103aにおいて制御部Kは、室内温度(被空調空間の温度)が所定値以上であるか否かを判定する。この所定値は、室内熱交換器12を凝縮器として機能させるか否かの判定基準となる閾値であり、予め設定されている。
ステップS103aにおいて室内温度が所定値以上である場合(S103a:Yes)、制御部Kは、室内熱交換器12を解凍するための処理を終了する(END)。次に説明するように、室内熱交換器12を解凍させる際には暖房運転時と同様に四方弁35が制御されるが、室内温度が所定値以上の場合には冷凍サイクルの凝縮側の熱負荷が大きくなり過ぎて、蒸発側との均衡がとれなくなるからである。また、室内温度が比較的高い場合には、室内熱交換器12の氷が時間の経過とともに自然に溶けるからである。
ステップS103b以降の処理は、図14の時刻t3〜t4と異なり、変形例の制御方法である。ステップS103bにおいて制御部Kは、四方弁35を制御する。すなわち、制御部Kは、室内熱交換器12を凝縮器として機能させ、室外熱交換器32を蒸発器として機能させるように四方弁35を制御する。つまり、制御部Kは、暖房運転時と同様に四方弁35を制御する。
ステップS103cにおいて制御部Kは、上下風向板19(図2参照)を閉じる。これによって、次に室内ファン14を駆動させても(S103d)、水の滴が空気とともに室内に飛び出すことを防止できる。
ステップS103dにおいて制御部Kは、室内ファン14を駆動する。これによって、空気吸込口h1(図2参照)を介して空気が取り込まれ、さらに、取り込まれた空気が上下風向板19と前面パネル17との隙間等を介して室内に漏れ出る。したがって、室内熱交換器12(凝縮器)の温度が高くなり過ぎることを抑制できる。
ステップS103eにおいて制御部Kは、圧縮機31の回転速度を所定の値に設定し、圧縮機31を駆動する。ステップS103fにおいて制御部Kは、室外膨張弁34の開度を調整する。このように圧縮機31及び室外膨張弁34が適宜に制御されることで、凝縮器である室内熱交換器12を介して高温の冷媒が通流する。その結果、室内熱交換器12の氷が一気に溶けるため、室内熱交換器12に付着していた塵や埃が洗い流される。そして、塵や埃を含む水はドレンパン13(図2参照)に落下し、ドレンホース(図示せず)を介して外部に排出される。
ステップS103gにおいて制御部Kは、図15の「START」時から所定時間が経過したか否かを判定する。この所定時間は、室内熱交換器12の解凍に要する時間であり、予め設定されている。ステップS103gにおいて「START」時から所定時間が経過していない場合(S103g:No)、制御部Kの処理はステップS103fに戻る。一方、「START」時から所定時間が経過した場合(S103g:Yes)、制御部Kは、室内熱交換器12を解凍するための一連の処理を終了する(END)。
なお、図15に示す一連の処理に代えて、図14のタイムチャート(時刻t3〜t4)に示すように、圧縮機31や室内ファン14を停止状態で維持するようにしてもよい。室内熱交換器12を凝縮器として機能させずとも、室内熱交換器12の氷が室温で自然に溶けるからである。これによって、室内熱交換器12の解凍に要する消費電力を低減できる。また、上下風向板19(図2参照)の内側に水滴が付くことを抑制できる。
図16は、室内熱交換器12を乾燥させるための処理(図9のS104)を示すフローチャートである。制御部Kは、前記したステップS103(S103a〜S103g)の処理(図9、図15参照)によって室内熱交換器12を解凍した後、図16に示す一連の処理を実行する。
ステップS104aにおいて制御部Kは、四方弁35、圧縮機31、室内ファン14等の駆動状態を維持する。すなわち、制御部Kは、室内熱交換器12の解凍時と同様に四方弁35を制御し、また、圧縮機31や室内ファン14等を駆動させ続ける。このように暖房運転時と同様の制御を行うことで、室内熱交換器12に高温の冷媒が流れ、また、室内機10に空気が取り込まれる。その結果、室内熱交換器12に付着した水が蒸発する。
次に、ステップS104bにおいて制御部Kは、ステップS104aの処理を開始してから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過していない場合(S104b:No)、制御部Kの処理はステップS104aに戻る。一方、所定時間が経過した場合(S104b:Yes)、制御部Kの処理はステップS104cに進む。
ステップS104cにおいて制御部Kは、送風運転を実行する。すなわち、制御部Kは、圧縮機31を停止させ、室内ファン14を所定の回転速度で駆動する。これによって、室内機10の内部が乾燥するため、防菌・防黴の効果が奏される。
なお、ステップS104aやステップS104cの処理中、上下風向板19(図2参照)を閉じていてもよいし、また、上下風向板19を開いていてもよい。
次に、ステップS104dにおいて制御部Kは、ステップS104cの処理を開始してから所定時間が経過しているか否かを判定する。所定時間が経過していない場合(S104d:No)、制御部Kの処理はステップS104cに戻る。一方、所定時間が経過した場合(S104d:Yes)、制御部Kは、室内熱交換器12を乾燥させるための一連の処理を終了する(END)。
なお、図14に示すタイムチャートでは、時刻t4〜t5において暖房(図16のS104a)が行われた後、時刻t5〜t6において送風(図16のS104c)が行われている。このように暖房及び送風を順次に行うことで、室内熱交換器12を効率的に乾燥させることができる。
<効果>
本実施形態によれば、制御部Kは、室内熱交換器12を凍結させた後(図9のS102)、室内熱交換器12の氷を解凍する(S103)。これによって、通常の冷房運転時よりも、室内熱交換器12に多くの水分(氷)を付着させることができる。そして、室内熱交換器12の解凍によって、その表面に多量の水が流れるため、室内熱交換器12に付着した塵や埃を洗い流すことができる。
また、室内熱交換器12を凍結させる際、制御部Kは、例えば、室内空気の相対湿度に基づいて凍結時間を設定する(図10のS102b、図11参照)。これによって、室内熱交換器12の洗浄に要する適量の水を、室内熱交換器12において凍らせることができる。
また、室内熱交換器12を凍結させているとき、制御部Kは、室外温度に基づいて圧縮機モータ31aの回転速度を設定する(図10のS102c、図12参照)。これによって、室内熱交換器12の凍結中、室外熱交換器32での放熱を適切に行うことができる。
また、室内熱交換器12を凍結させているとき、制御部Kは、室内熱交換器12の温度に基づいて、室外膨張弁34の開度を調整する(図10のS102d、S102e)。これによって、室内熱交換器12に通流する冷媒の温度を十分に低くし、室内機10に取り込まれた空気に含まれる水分を室内熱交換器12において凍らせることができる。
≪変形例≫
以上、本発明に係る空気調和機AC等について実施形態で説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、実施形態では、室内熱交換器12の凍結・解凍・乾燥を順次に行う処理(図9のS102〜S104)について説明したが、これに限らない。また、室内熱交換器12の解凍・乾燥のうち一方又は両方を省略してもよい。この場合でも、室内熱交換器12が室温で自然に解凍され、その水によって室内熱交換器12が洗浄されるからである。また、各機器の停止状態の継続や、その後の空調運転等によって、室内熱交換器12が乾燥するからである。
また、室内熱交換器12を凍結させる際、圧縮機モータ31a(図8参照)の制御によって、室内熱交換器12に流れる冷媒の流量を通常の空調運転時よりも少なくするようにしてもよい。これによって、室内熱交換器12の流路の途中で冷媒が蒸発しきるため、その上流側が凍結し、下流側が凍結しない状態になる。これによって、室内熱交換器12の一部(上流側)を凍結させつつ、室内に冷風が送り込まれることを抑制できる。また、圧縮機モータ31aの回転速度が比較的遅いため、空気調和機ACの消費電力量を低減できる。
なお、前記した制御を行う場合において、室内熱交換器12の上流側が、室内熱交換器12の下流側よりも上側に位置していることが好ましい。これによって、室内熱交換器12の上流側を解凍させると、その水が室内熱交換器12の下流側に流れ落ちる。これによって、室内熱交換器12の上流側・下流側の両方を洗浄できる。
また、実施形態では、室内熱交換器12の凍結等によって、室内熱交換器12を洗浄する処理について説明したが、これに限らない。例えば、室内熱交換器12を凍結させないで、結露させることによって、室内熱交換器12を洗浄するようにしてもよい。この場合において、制御部Kは、通常の冷房運転や除湿運転よりも、冷媒の蒸発温度が低くなるようにする。具体的に説明すると、制御部Kは、図8に示す室内温度センサ24aの検出値(室内空気の温度)と、湿度センサ24bの検出値(室内空気の相対湿度)と、に基づいて、室内空気の露点を算出する。そして、制御部Kは、室内熱交換器12の温度が、前記した露点以下であり、かつ、所定の凍結温度よりも高くなるように、室外膨張弁34の開度等を制御する。
前記した「凍結温度」とは、室内空気の温度を低下させたとき、室内空気に含まれる水分が、室内熱交換器12において凍結し始める温度である。このように室内熱交換器12を結露させることによって、その結露水で室内熱交換器12を洗浄できる。
なお、室内熱交換器12を結露させる場合の制御内容は、室外膨張弁34の開度が異なる点を除いて、室内熱交換器12を凍結させる場合の制御内容と同様である。したがって、実施形態で説明した事項は、室内熱交換器12を結露させる場合にも適用できる。
また、室内熱交換器12を結露させた後、室内熱交換器12を乾燥させてもよい。すなわち、室内熱交換器12を結露させた場合において制御部Kは、室内熱交換器12を凝縮器として機能させるか、送風運転を実行するか、又は、圧縮機31を含む機器の停止状態を継続させることで、室内熱交換器12を乾燥させる。
また、制御部Kが、室内熱交換器12の凍結と、室内熱交換器12の結露と、を所定期間を空けて交互に行うようにしてもよい。例えば、所定の開始条件が成立するたびに室内熱交換器12の洗浄処理を実行する場合において、制御部Kが、室内熱交換器12の凍結と、室内熱交換器12の結露と、を交互に行うようにしてもよい。
なお、「所定の開始条件」とは、例えば、前回の洗浄処理の終了時から空調運転の実行時間を積算し、その積算時間が所定値に達したという条件である。これによって、凍結による室内熱交換器12の洗浄を繰り返す場合に比べて、室内に冷風が吹き出される頻度を低減し、ユーザにとっての快適性を高めることができる。
また、制御部Kが、室内熱交換器12の凍結と、暖房運転後の冷房運転と、を所定期間を空けて交互に行うようにしてもよい。これによって、凍結による室内熱交換器12の洗浄を繰り返す場合と比べて、室内に冷風が吹き出される頻度を低減できる。
また、室内熱交換器12の結露と、暖房運転後の冷房運転と、を所定期間を空けて交互に行うようにしてもよい。これによって、凍結による室内熱交換器12の洗浄を繰り返す場合と比べて、室内に冷風が吹き出される頻度を低減できる。
また、制御部Kが、撮像部23(図8参照)による被空調空間の撮像結果に基づいて、上下風向板用モータ22(図8参照)及び左右風向板用モータ21(図8参照)を制御するようにしてもよい。すなわち、室内熱交換器12を凍結(又は結露)させているとき、制御部Kは、被空調空間の撮像結果に基づいて人を検出した場合には、その人のいない方向に冷風が吹き出されるように、上下風向板19及び左右風向板18の角度を調整する。これによって、室内の人に冷風が直接あたることを防止できる。
また、室内熱交換器12を凍結させているとき、制御部Kが、サーモパイルや焦電型赤外線センサ等の室内温度センサ24a(人検出部:図8参照)によって室内の熱画像を取得するようにしてもよい。この場合において制御部Kは、室内の高温領域(人がいる可能性のある領域)に冷風が送り込まれないように、上下風向板19及び左右風向板18の角度を調整する。
また、本実施形態では、室内熱交換器12を解凍する際、「室内温度」が所定値以上である場合には(図15のS103a:Yes)、室内熱交換器12を凝縮器として機能させない処理について説明したが、これに限らない。例えば、室内熱交換器12を解凍する際、「室外温度」が所定値以上である場合には、室内熱交換器12を凝縮器として機能させないようにしてもよい。仮に、室外温度が所定値以上の状態で暖房運転を行うと、蒸発器として機能する室外熱交換器32で冷媒が過剰に吸熱するため、冷媒の凝縮側・蒸発側における熱交換の均衡がとれなくなるからである。この場合において制御部Kは、送風運転を実行するか、又は、圧縮機31を含む機器の停止状態を継続させることで、室内熱交換器12を解凍する。
本実施形態では、室内熱交換器12を凝縮器として機能させることで、室内熱交換器12を解凍する場合について説明したが、これに限らない。すなわち、制御部Kが送風運転を実行するか、又は、圧縮機31を含む機器の停止状態を継続させることで、室内熱交換器12を解凍するようにしてもよい。
また、本実施形態では、暖房運転及び送風運転を順次に実行することで、室内熱交換器12を乾燥させる処理について説明したが(図14参照)、これに限らない。すなわち、室内熱交換器12の解凍後、室内熱交換器12を凝縮器として機能させるか、送風運転を実行するか、又は、圧縮機31を含む機器の停止状態を継続させることで、室内熱交換器12を乾燥させるようにしてもよい。
また、室内熱交換器12の解凍によって多量の水がドレンパン13に滴り落ちる。したがって、ドレンパン13に抗菌剤を練り込むことで抗菌するようにしてもよい。また、紫外線照射手段(図示せず)を室内機10に設け、ドレンパン13に紫外線を照射することで抗菌するようにしてもよい。また、オゾン発生手段(図示せず)を室内機10に設け、このオゾン発生手段によって、ドレンパン13等の抗菌を行うようにしてもよい。また、ドレンパン13を介して水が流れやすいように、また、ドレンパン13を抗菌するために、銅等の金属でドレンパン13をコーティングしてもよい。
また、冷房運転中や除湿運転中、ドレンパン13に水を溜めておき、溜まった水をポンプ(図示せず)によって汲み上げて、室内熱交換器12を洗浄するようにしてもよい。
また、本実施形態では、室内機10(図7参照)及び室外機30(図7参照)が一台ずつ設けられる構成について説明したが、これに限らない。すなわち、並列接続された複数台の室内機を設けてもよいし、また、並列接続された複数台の室外機を設けてもよい。
本実施形態の本発明の空気調和機は、運転状態を表示する1以上の表示ランプと、室内機10の内部を乾燥させる乾燥モードと室内熱交換器を洗浄する洗浄モードとを有する制御部Kと、を備え、制御部Kは、乾燥モードと洗浄モードの運転開始時又は同モードの運転中に、同じ表示ランプを点灯し、かつ、乾燥モードと洗浄モードとでは上下風向板を異なる方向に向ける。これにより、ユーザにとって、運転中の機能を視覚的に示すことができる。
図4においては、(a)のフィルタ清掃モード、(b)の乾燥モード、(c)の洗浄モードにおいて、「クリーン」ランプが点灯しており、各モードにおいて同じであるが、(a)のフィルタ清掃モードは、上下風向板19が閉じている。これに対し、(b)の乾燥モード又は(c)の洗浄モードは上下風向板19は開いている。これにより、同じ「クリーン」ランプが点灯していても、上下風向板19の向きをみると、異なる機能が動作していることが識別することができる。
以上、実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。