JP6749507B1 - 空気調和機 - Google Patents
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Abstract
Description
<空気調和機の構成>
図1は、第1実施形態に係る空気調和機100の構成図である。
なお、図1の実線矢印は、暖房サイクル時の冷媒の流れを示している。
一方、図1の破線矢印は、冷房サイクル時の冷媒の流れを示している。
空気調和機100は、冷房運転や暖房運転等の空調を行う機器である。図1に示すように、空気調和機100は、圧縮機11と、室外熱交換器12と、室外熱交換器温度センサ13と、室外ファン14と、膨張弁15と、を備えている。また、空気調和機100は、前記した構成の他に、室内熱交換器16と、室内ファン17と、四方弁18と、を備えている。
室外熱交換器12は、その伝熱管g(図2参照)を通流する冷媒と、室外ファン14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。
膨張弁15は、「凝縮器」(室外熱交換器12及び室内熱交換器16の一方)で凝縮した冷媒を減圧する弁である。なお、膨張弁15で減圧された冷媒は、「蒸発器」(室外熱交換器12及び室内熱交換器16の他方)に導かれる。
室内ファン17は、室内熱交換器16に室内空気を送り込むファンである。室内ファン17は、駆動源である室内ファンモータ17a(図4参照)を備え、室内熱交換器16の付近に設置されている。
なお、図2では、膨張弁15(図1参照)や四方弁18(図1参照)の図示を省略している。
図2の例では、平面視でL字状を呈する室外熱交換器12が、室外機Uoの筐体の底板dに設置されている。室外熱交換器12は、所定間隔で配置される多数のフィンfと、これらのフィンfを貫通する複数の伝熱管gと、を備えている。そして、前記した伝熱管gを介して、冷媒が所定に蛇行しながら通流するようになっている。
図2の例では、圧縮機11やアキュムレータ19が設置される空間と、室外ファン14が設置される空間と、が仕切壁eで仕切られている。図2に示す電装品ボックスhは、後記する室外制御回路32(図4参照)が実装された基板(図示せず)を収容する箱である。
なお、図3では、室外熱交換器12の凍結洗浄中(暖房サイクル)における冷媒の流れの向きを矢印で示している。
図3の例では、室外熱交換器12のフィンfとして、上下方向に細長い矩形状のフィンfa,fbが、左右方向に並んで配置されている。一方のフィンfaは、紙面の手前・奥行方向において所定間隔で多数設けられ、これらのフィンfaを伝熱管gが貫通している。なお、他方のフィンfbについても同様である。そして、伝熱管gを介して、室外熱交換器12の上部P1や下部P2を冷媒が所定に通流するようになっている。
図4に示す室内機Uiは、前記した室内ファンモータ17aの他に、リモコン送受信部21と、室内温度センサ22と、左右風向板用モータ23と、上下風向板用モータ24と、表示ランプ25と、室内制御回路31と、を備えている。
室内温度センサ22は、室内温度(空調対象空間の温度)を検出するセンサであり、室内機Uiの所定箇所に設置されている。
リモコン送受信部21を介してリモコン40から受信した信号や、室内温度センサ22の検出値等は、後記する室内制御回路31に出力される。
左右風向板用モータ23は、左右風向板(図示せず)の左右方向の角度を調整するモータである。
上下風向板用モータ24は、上下風向板r(図1参照)の上下方向の角度を調整するモータである。
表示ランプ25は、所定の表示を行うランプであり、室内機Uiの所定箇所に設置されている。例えば、室外熱交換器12の凍結洗浄の処理中には、制御部30によって、表示ランプ25が所定に点灯(又は点滅)される。
記憶部31aには、所定のプログラムの他、リモコン送受信部21を介して受信したデータや、各センサの検出値等が記憶される。
室内制御部31bは、記憶部31aに記憶されたデータに基づいて、室内ファンモータ17a、左右風向板用モータ23、上下風向板用モータ24、表示ランプ25等を制御する。
室外温度センサ26は、室外温度を検出するセンサであり、室外機Uoの所定箇所に設置されている。
室外熱交換器温度センサ13(図1も参照)は、前記したように、室外熱交換器12の温度を検出するセンサである。
室外温度センサ26や室外熱交換器温度センサ13の検出値は、室外制御回路32に出力される。
次に、室外熱交換器12の凍結洗浄に関する制御部30の処理について、図5を用いて説明する。
図5は、室外熱交換器12の凍結洗浄に関する処理のフローチャートである(適宜、図1、図4を参照)。
なお、図5の「START」時には、空気調和機100の空調運転が停止しているものとする。
図5のステップS101において制御部30は、室外熱交換器12の凍結洗浄の開始条件が満たされているか否かを判定する。その具体例を挙げると、前回の凍結洗浄の終了時から所定期間が経過している場合、制御部30は、室外熱交換器12の凍結洗浄の開始条件が満たされていると判定し(S101:Yes)、ステップS102の処理に進む。
一方、前回の凍結洗浄の終了時から所定期間が経過していない場合、制御部30は、室外熱交換器12の凍結洗浄の開始条件が満たされていないと判定し(S101:No)、凍結洗浄に関する処理を終了する(END)。
また、室外熱交換器12の下部P2の凍結中(第1処理中)、制御部30が、室外熱交換器12の下部P2の少なくとも一部を凍結させつつ、室外熱交換器12の上部P1の少なくとも一部を凍結させないようにしてもよい。
なお、図6の横軸は時刻である。また、図6の縦軸は、圧縮機11や四方弁18等の状態を示している。
図6の例では、時刻t1まで空気調和機100が停止状態になっている。そして、四方弁18の状態に示すように、前記した停止状態の直前には、例えば、冷房運転が行われていたものとする。また、図6では、室外熱交換器12の下部P2(図3参照)の凍結後、制御部30が、室外熱交換器12の解凍・乾燥を順次に行う例を示している。なお、前記した図5のフローチャートでは、室外熱交換器12の解凍・乾燥の記載を省略している。
なお、室外熱交換器12の凍結洗浄の処理中、制御部30は、室外ファン14を通常の空調運転時よりも低速で回転させることが好ましい。これによって、外気の温度が比較的高い状況でも、室外熱交換器12の凍結時に霜や氷が成長しやすくなる。つまり、室外熱交換器12を蒸発器として機能させつつ、高温の外気が室外熱交換器12に多量に吹き込むことを抑制できる。
また、図6では図示を省略しているが、室外熱交換器12の凍結洗浄の処理中(第1処理中)、制御部30は、上下風向板r(図1参照)を水平方向よりも上向きにすることが好ましい。つまり、室内機Uiから吹き出される温風の向きが水平方向よりも上向きになるように、制御部30が、上下風向板rの角度を調整することが好ましい。これによって、温風がユーザに直接あたることを防止できる。
これによって、室外熱交換器12の表面の水分が蒸発して、室外熱交換器12が乾燥する。なお、時刻t3〜t4において制御部30が、冷房サイクルで圧縮機11を駆動させ、室外熱交換器12を乾燥させてもよい。ちなみに、室外ファン14を駆動させずとも、外気の自然対流によって室外熱交換器12の水分は蒸発するが、室外ファン14を駆動させることで、室外熱交換器12の水分が蒸発しやすくなる。このような水分の蒸発によって、仮に、室外熱交換器12に若干の塩分が残っていたとしても、水に溶けた塩分による室外熱交換器12の腐食を抑制できる。
なお、図7の横軸は、冷媒の比エンタルピであり、図7の縦軸は、冷媒の圧力である。
図7に示す飽和蒸気線αは、冷媒の状態における気相と気液二相との間の境界線である。飽和液線βは、冷媒の状態における液相と気液二相との間の境界線である。また、飽和蒸気線α及び飽和液線βで囲まれている領域では、冷媒は気液二相の状態になっている。なお、飽和蒸気線αと飽和液線βとの間の境界点を臨界点γという。
図7に示すように、通常の暖房運転時には、圧縮(状態Ma→Mb)、凝縮(状態Mb→Mc)、膨張(状態Mc→Md)、蒸発(状態Md→Ma)という冷凍サイクルで冷媒が循環する。
第1実施形態によれば、制御部30が、室外熱交換器12の下部P2(図3参照)を凍結させることで、この下部P2の塩分等が洗い流される。その結果、室外熱交換器12を清潔な状態にすることができる。特に、塩害が生じやすい海岸付近に室外機Uoが設置されている場合には、室外熱交換器12の下部P2で腐食することが多い。前記した凍結洗浄によって、室外熱交換器12の下部P2の腐食を抑制できる。
また、室外熱交換器12の解凍後、制御部30は、室外ファン14を駆動させ、室外熱交換器12を乾燥させる。これによって、室外熱交換器12に若干の塩分が残っていた場合でも、水に溶けた塩分による室外熱交換器12の腐食を抑制できる。
また、制御部30は、室外熱交換器12の下部P2を凍結させる第1処理中、室内温度が第1所定温度(例えば、32℃)以上になった場合、又は、前記した第1処理の開始時から室内温度が所定温度(例えば、10℃)以上上昇した場合、第1処理を終了させるようにしてもよい。これによって、室内温度の上昇に伴うユーザの不快感を低減できる。なお、前記した「第1所定温度」等は、第1処理を終了(中止)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。
第2実施形態は、室内温度に基づいて、室外熱交換器12の凍結のさせ方を変更する点が第1実施形態とは異なっている。なお、その他(空気調和機100の構成等:図1〜図4参照)については、第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
なお、ステップS201の処理については、第1実施形態(図5参照)のステップS101と同様であるから、説明を省略する。
ステップS201において室外熱交換器12の凍結洗浄の開始条件が満たされている場合(S201:Yes)、制御部30の処理はステップS202に進む。
ステップS203において制御部30は、室外熱交換器12の凍結洗浄の処理(第1処理)として、室外熱交換器12の下部P2(図3参照)を凍結させる。これによって、室外熱交換器12の上部P1・下部P2の凍結を行う場合(S204)に比べて、室外熱交換器12の凍結洗浄に要する時間を短縮できる。したがって、室外熱交換器12の凍結洗浄中、比較的高温の室内に温風が吹き出す時間を短縮できる。
ステップS204において制御部30は、室外熱交換器12の上部P1・下部P2の両方を凍結させる。前記したように、室外熱交換器12の下部P2を凍結させる場合(S203)に比べて、室外熱交換器12の上部P1・下部P2の両方を凍結させる場合(S204)のほうが膨張弁15の開度が大きいが、それ以外についてはステップS204の処理(図6の「凍結」も参照)と同様である。
なお、ステップS205の解凍時、制御部30が、圧縮機11や室外ファン14を停止させ、膨張弁15の開度を凍結時のままで維持してもよい。このような処理でも、外気との熱交換によって室外熱交換器12の霜や氷が自然に溶ける。
第2実施形態によれば、室内温度Tが第3所定温度T3以上である場合(S202:Yes)、制御部30は、室外熱交換器12の下部P2を凍結させる(S203)。これによって、室外熱交換器12の下部P2に付着した塩分等を短時間で洗い流すことができる。また、比較的高温の室内に温風が吹き出される時間を短縮できる。
以上、本発明に係る空気調和機100について各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、各実施形態では、室外熱交換器12が、左右方向に並ぶフィンfa,fb(図3参照)を備える構成について説明したが、これに限らない。すなわち、図9のように室外熱交換器12Aが構成されていてもよい。
図9の例では、室外熱交換器12Aが、縦長矩形状のフィンfを備えている。そして、図9の紙面手前・奥方向において、所定間隔で複数のフィンfが配置されている。そして、室外熱交換器12Aの凍結中(暖房サイクル中)、配管k1を介して室外熱交換器12Aの下部P2に冷媒が流入するようになっている。これによって、室外熱交換器12Aの下部P2(特に下端付近)が凍結される。
また、前記した制御において、圧縮機11の吐出側の温度と、室内熱交換器16の温度と、が組み合わされてもよい。すなわち、室外熱交換器12の下部P2の凍結中(第1処理中)、圧縮機11の吐出側の温度、及び/又は、室内熱交換器16の温度が第2所定温度以上になった場合、制御部30が、室内ファン17の回転速度を上昇させるようにしてもよい。
なお、前記した「解凍」を行う際、制御部30が、膨張弁15の開度を大きくしてもよいし、また、凍結時における膨張弁15の開度を保ったまま、圧縮機11等の機器を停止させてもよい。
なお、前記した処理において、室内温度に代えて室外温度を用いてもよいし、また、室内温度と室外温度の両方を用いてもよい。すなわち、制御部30は、室内温度及び/又は室外温度が第4所定温度以上である場合には、前記した第1処理を含む室外熱交換器12の凍結(又は結露)を行わないようにしてもよい。
なお、通常の空調運転中には、室外ファン14が正回転し、室外熱交換器12から室外ファン14に吸い込まれるように空気が流れる。一方、第2処理中には、室外ファン14が逆回転し、室外ファン14から室外熱交換器12に空気が送り込まれる。これによって、室外熱交換器12に付着している比較的大きな塵埃が除去される。このように、空調運転によって室外熱交換器12に付着する比較的大きな塵埃は、室外ファン14を逆回転させる第2処理で除去し、小さな塵埃や塩分は室外熱交換器12を凍結させて洗浄することができる。
また、各実施形態では、室外熱交換器12の凍結洗浄の開始条件(図5のS101)として、前回の凍結洗浄の終了時から所定期間が経過しているという例を挙げたが、これに限らない。例えば、リモコン40に室外熱交換器12の凍結洗浄の開始ボタン(図示せず)を設け、この開始ボタンが押された場合、制御部30が、凍結洗浄の開始するようにしてもよい。
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。
11 圧縮機
12,12A 室外熱交換器(蒸発器/凝縮器)
13 室外熱交換器温度センサ
14 室外ファン
15 膨張弁
16 室内熱交換器(凝縮器/蒸発器)
17 室内ファン
18 四方弁
19 アキュムレータ
21 リモコン送受信部
22 室内温度センサ
25 表示ランプ
26 室外温度センサ
30 制御部
40 リモコン
k1,ka,kb 配管
P1 上部(室外熱交換器の上部)
P2 下部(室外熱交換器の下部)
Q 冷媒回路
r 上下風向板
R 中間位置
Ui 室内機
Uo 室外機
v 下流端
Claims (20)
- 圧縮機、室内熱交換器、膨張弁、及び室外熱交換器を有する冷媒回路と、
少なくとも前記圧縮機及び前記膨張弁を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記室外熱交換器の下部を凍結又は結露させる第1処理を行い、前記第1処理中、前記室外熱交換器の下部の少なくとも一部を凍結させつつ、前記室外熱交換器の上部の少なくとも一部を凍結させない空気調和機。 - 前記第1処理において前記膨張弁で減圧された冷媒を前記室外熱交換器に導く配管の下流端が、前記室外熱交換器の下部に接続されていること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 前記第1処理中、前記室外熱交換器の下部の少なくとも一部は、冷媒の状態が気液二相であり、前記室外熱交換器の上部の少なくとも一部は、冷媒の状態が気相であること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 室外ファンを備え、
通常の空調運転中には前記室外ファンが正回転し、前記室外熱交換器から前記室外ファンに吸い込まれるように空気が流れ、
前記制御部は、前記室外ファンを逆回転させる第2処理を通常の空調運転の停止中に行うこと
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 前記制御部は、前記第1処理を定期的に行い、前記第2処理を通常の空調運転終了後に行うこと
を特徴とする請求項4に記載の空気調和機。 - 室外ファンを備え、
前記制御部は、前記第1処理中、前記室外ファンを通常の空調運転時よりも低速で回転させる、又は、前記室外ファンを停止状態で維持すること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 室内ファンを備え、
前記制御部は、前記第1処理中、前記室内ファンを通常の空調運転時の最低回転速度よりも高速で回転させること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 室内機から吹き出される空気の上下方向の風向きを調整する上下風向板を備え、
前記制御部は、前記第1処理中、前記上下風向板を水平方向よりも上向きにすること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 室内ファンを備え、
前記制御部は、前記第1処理中、前記圧縮機の吐出側の温度、及び/又は、前記室内熱交換器の温度が第2所定温度以上になった場合、前記室内ファンの回転速度を上昇させること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 前記制御部は、前記第1処理として前記室外熱交換器の下部を凍結させた後、前記圧縮機を停止させ、さらに、前記第1処理時よりも前記膨張弁の開度を大きくして、前記室外熱交換器を解凍させること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 室外ファンを備え、
前記制御部は、前記室外熱交換器の解凍後、前記室外ファンを第1回転速度で駆動させ、前記室外熱交換器を乾燥させること
を特徴とする請求項10に記載の空気調和機。 - 前記制御部は、前記室外熱交換器の解凍中、乾燥中又は乾燥後に、前記室外ファンを一時的に第2回転速度で駆動させ、
前記第2回転速度は前記第1回転速度よりも高速であること
を特徴とする請求項11に記載の空気調和機。 - 前記制御部は、前記室外熱交換器を蒸発器として機能させ、前記室外熱交換器の上部・下部の両方を凍結させた後、前記室外熱交換器の上部・下部の両方を解凍させ、当該解凍の後に前記第1処理を行うこと
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 室内温度を検出する室内温度センサと、
室外温度を検出する室外温度センサと、を備え、
前記制御部は、
室内温度及び/又は室外温度が第3所定温度以上である場合には、前記第1処理を行い、
室内温度及び/又は室外温度が前記第3所定温度未満である場合には、前記室外熱交換器を蒸発器として機能させ、前記室外熱交換器の上部・下部の両方を凍結させること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 前記制御部は、室内温度及び/又は室外温度が第4所定温度以上である場合には、前記第1処理を含む前記室外熱交換器の凍結を行わず、
前記第4所定温度は、前記第3所定温度よりも高いこと
を特徴とする請求項14に記載の空気調和機。 - 前記制御部は、前記第1処理中にリモコンの停止ボタンが押された場合、前記第1処理を中止すること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 前記制御部は、前記第1処理中にリモコンから所定の空調運転の開始指令を受信した場合、前記第1処理を中止した後、前記所定の空調運転を開始すること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 所定期間ごとに前記第1処理が行われる設定と、前記第1処理が行われない別の設定と、がリモコンの操作で切替可能であること
を特徴とする請求項1に記載の空気調和機。 - 圧縮機、室内熱交換器、膨張弁、及び室外熱交換器を有する冷媒回路と、
室内温度を検出する室内温度センサと、
少なくとも前記圧縮機及び前記膨張弁を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記室外熱交換器の下部を凍結又は結露させる第1処理を行い、前記第1処理中、前記室内温度が第1所定温度以上になった場合、又は、前記第1処理の開始時から前記室内温度が所定温度以上上昇した場合、前記第1処理を終了させる空気調和機。 - 圧縮機、室内熱交換器、膨張弁、及び室外熱交換器を有する冷媒回路と、
前記室外熱交換器の温度を検出する室外熱交換器温度センサと、
少なくとも前記圧縮機及び前記膨張弁を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記室外熱交換器の下部を凍結又は結露させる第1処理を行い、
前記室外熱交換器の上部・下部の両方を凍結させる場合よりも、前記第1処理として前記室外熱交換器の下部を凍結させる場合のほうが、前記室外熱交換器の温度を氷点下で保つ時間が短い空気調和機。
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