JPH078973Y2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、除霜運転時の補助熱源となる蓄熱槽を設け
た空気調和機に関するものである。

（従来の技術） 上記のような空気調和機の従来例として、例えば特公昭
62-20460号公報記載の装置を挙げることができる。その
装置においては、暖房運転時に暖房余剰熱量を蓄熱槽内
に蓄熱し、そして除霜運転時に上記蓄熱槽内の蓄熱熱量
を循環冷媒に回収することによって、循環冷媒中の保有
熱量を増加させ、これにより除霜と同時に室内側の暖房
も行うようになされている。

ところで上記蓄熱槽での蓄熱量は、それまでの暖房運転
時間、すなわち蓄熱時間の長短等によって種々異なるも
のとなり、蓄熱量が小さい場合に除霜と暖房との同時運
転を行うと、除霜に必要な熱量が不足した運転となるこ
とから、上記装置においては、暖房と除霜との同時運転
を行い得る熱量が蓄熱槽内に確保されているときの基準
蓄熱温度を予め求めて設定し、除霜運転開始直前の検出
蓄熱温度が上記基準温度以下である場合には、室内ファ
ンを一定の回転数まで低下させて暖房能力を下げ、これ
により除霜に必要な熱量を確保するようになされてい
る。

しかしながら、上記のように検出蓄熱温度が基準蓄熱温
度以下のときに、室内側での暖房能力を一律に低下させ
た運転を行う場合には、例えば上記検出蓄熱温度が基準
蓄熱温度よりもわずかに低く、したがって不足熱量が少
ない状態においても、その不足熱量を大きく超えるまで
室内側の暖房能力の過度の低下がなされて、逆に大きな
余剰熱量を生じてしまう結果となる。つまり蓄熱量が充
分に活用されず、また必要以上に暖房能力の低下がなさ
れるために室内側での室温の低下も大きくなって充分な
快適性が得られない場合を生じるという問題がある。

そこで本出願人は、除霜に必要な熱量を超える余剰熱量
の有無と共に、さらにその大小を判別するため、多段階
に基準蓄熱温度を求めて設定し、余剰能力の大小に応じ
た室内ファンの回転数の変更を行うこととして、蓄熱量
をより有効に活用して暖房能力の過度の低下を極力小さ
くし得る空気調和機を先に提案した（実願昭63-77430号
参照）。

（考案が解決しようとする課題） ところで暖房能力、すなわち室内ファンの作動によって
室内熱交換器を通過する室内空気への放出熱量は、上記
室内ファンの回転数に応じた風量に比例すると共に、さ
らに室内熱交換器温度とこれを通過する室内空気温度と
の温度差にも比例するものであるために、例えば室内空
気温度、すなわち室温が高い場合には、室内ファンを大
きな回転数で作動する場合にも、上記放出熱量は比較的
小さなものとなる。しかしながら、上記では蓄熱槽の蓄
熱温度のみに対応させた室内ファンの回転数の変更がな
されていたために、蓄熱量が必ずしも充分には活用され
ず、したがって室内側の暖房能力が抑えられた運転が行
われる場合を生じて充分に満足し得る空調快適性が得ら
れないという問題を生じている。

この考案は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、蓄熱量をさらに有効に活用し得る除霜運転の制御を
行うことによって、空調快適性をさらに向上し得る空気
調和機を提供することにある。

（課題を解決するための手段） そこでこの考案の空気調和機は、圧縮機１に室外熱交換
器２と風量変更可能な室内ファン22の付設された室内熱
交換器３とを接続して冷媒循環回路を構成すると共に、
除霜運転時、上記室外熱交換器２と室内熱交換器３とを
循環させる循環冷媒に熱量を付与する蓄熱槽13を設けて
成る空気調和機であって、第１図に示すように、上記蓄
熱槽13での蓄熱量を検出する蓄熱状態検出手段23と、室
温を検出する室温検出手段25とを設けると共に、除霜運
転時に余剰熱量で室内側の暖房を行うための上記室内フ
ァン22の風量を、上記蓄熱槽13の蓄熱量と室温との種々
の組合せに対応させて予め記憶させた記憶手段42と、検
出蓄熱量と検出室温とに応ずる上記記憶手段42での風量
に除霜運転時の上記室内ファン22の風量を変更する室内
風量変更手段41とを設けた空気調和機であって、上記記
憶手段42においては、上記室内ファン22の風量が、蓄熱
量が多いときには大きくなり、かつ蓄熱量が略同一の場
合においては室温が高いときに大きくなるように設定さ
れていることを特徴としている。

（作用） 上記空気調和機においては、除霜運転時における室内フ
ァン22による風量は、室温の低いときには低風量、室温
の高いときには大風量とし、これにより室温の高低に拘
らず室内側への放熱量を略一定にするような制御を行っ
ている。そしてこのような送風制御を行っているため、
除霜運転に必要な熱量を確保する一方で、室温の高低に
拘らず、限られた余剰熱量により近い量の室内放熱量を
確保し、これにより空調使用快適性の向上を図ることが
可能となる。

（実施例） 次にこの考案の空気調和機の具体的な実施例について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。

第２図には、圧縮機１と、暖房運転時に蒸発器、冷房運
転時に凝縮器として作用する室外熱交換器２とを有する
室外ユニットＸに、暖房運転時に凝縮器、冷房運転時に
蒸発器として作用する室内熱交換器３を有する室内ユニ
ットＡを接続して構成したセパレート形空気調和機にお
ける冷媒回路図に、運転制御ブロック図を付記して示し
ている。

上記圧縮機１の吐出配管４と、アキュームレータ５の介
設された吸込配管６とは、それぞれ四路切換弁７に接続
され、そしてこの四路切換弁７に、順次、第１ガス管
８、上記室内熱交換器３、第１液管９、電動膨張弁10、
第２液管11、室外熱交換器２、第２ガス管12が接続され
て冷媒循環回路が構成されている。

一方、上記圧縮機１のケーシング外周には蓄熱槽13が周
設されており、この蓄熱槽13はバイパス往管14によって
上記第１液管９に、またバイパス復管15によって上記第
２液管11にそれぞれ接続されている。上記蓄熱槽13は、
例えば塩化カルシウム六水塩等から成る蓄熱剤を満たし
た環状の容器を圧縮機１に嵌着し、さらに外周に断熱シ
ートと防音シートとを巻装して構成しており、運転中に
高温温度状態となる上記圧縮機１からの周囲への放散熱
が上記蓄熱剤中に蓄熱される。そして上記バイパス往管
14からバイパス復管15へと上記蓄熱槽13内の配管を通し
て低温の冷媒が流通する際に、この流通冷媒に上記の蓄
熱熱量が付与されるようになされている。

なお上記バイパス往管14には電磁弁16が介設されてい
る。また上記室外熱交換器２にはプロペラファン形式の
室外ファン21が、室内熱交換器３にはクロスフローファ
ン形式の室内ファン22がそれぞれ付設されている。この
室内ファン22は４段階の回転数の切換えが可能であっ
て、最大風量を与える強風（Ｈ）から、中風（Ｍ）、弱
風（Ｌ）、微風（LL）に至る４つのファンタップが設け
られ、後述する室内制御装置によっていずれかのファン
タップが選択されて、上記各風量での作動が行われる。
一方、上記蓄熱槽13には、蓄熱状態検出手段として、上
記蓄熱槽の温度を検出するためのサーミスタ等より成る
蓄熱槽温度センサ23が、室外熱交換器２には除霜開始及
び除霜完了状態を判別するための室外熱交換器温度セン
サ24がそれぞれ取着されると共に、室内ユニットＡ内に
は、上記室内ファン22作動時にこの室内ユニットＡ内に
吸込まれる室内空気の温度を室温として検出する室温セ
ンサ（室温検出手段）25が配設されている。

上記装置では、四路切換弁７を図中破線で示す切換位置
に位置させ、電磁弁16を閉にして、圧縮機１からの吐出
ガス冷媒を室外熱交換器２から室内熱交換器３へと回流
させることによって冷房運転を行う一方、上記から四路
切換弁７を図中実線で示す切換位置に切換えて、圧縮機
１からの吐出ガス冷媒を室内熱交換器３から電動膨張弁
10を通して室外熱交換器２へと回流させることによって
暖房運転を行う。

そして上記暖房運転の継続中に室外熱交換器２に付着成
長した霜を除くための除霜運転は、上記暖房運転時の冷
媒サイクルにおいて、さらにバイパス往管14の電磁弁16
を開弁すると共に、室外ファン21を停止することによっ
て行う。このとき圧縮機１からの吐出ガス冷媒は、室内
熱交換器３において凝縮し、したがってその際に放出す
る凝縮熱で室内の暖房が継続される。次いで第１液管９
からバイパス往管14を通して蓄熱槽13内を循環し、この
とき蓄熱槽13に蓄熱されていた熱量が循環冷媒に付与さ
れて冷媒中の保有熱量の増加を生じ、気相の割合が増加
した気液混合相となってバイパス復管15、第２液管11か
ら室外熱交換器２に流入する。このときの流入冷媒温度
は、霜の付着している室外熱交換器２よりも充分に高
く、したがって温度差に基づく顕熱、さらに気相成分の
凝縮に伴う潜熱が上記室外熱交換器２に付与されて除霜
が進行する。その後、室外熱交換器２からアキュームレ
ータ５を介して圧縮機１に返流される。アキュームレー
タ５で気相から分離される液冷媒は、適量ずつ圧縮機１
に吸入され、内部で蒸発して上記サイクルで循環する。
このように、圧縮機１での圧縮仕事に加えて上記蓄熱槽
13での蓄熱量を補助熱源とするサイクルによって、循環
冷媒中の保有熱量が増加し、この結果、上記のように室
内側の暖房と除霜とを同時に行い得るものとなってい
る。

次に第２図に併せて示した運転制御ブロック図に基づい
て、便宜上、暖房時の運転制御について説明する。

図のように、室外ユニットＸには室外制御装置31が、ま
た室内ユニットＡには室内制御装置32がそれぞれ設けら
れている。上記室内制御装置32には、運転スイッチや希
望室温設定スイッチ、風量設定スイッチを有する運転操
作用リモコン33が接続されると共に、前記室温センサ25
での検出室温Taが入力されるようになされており、上記
運転スイッチがONであり、かつ上記検出室温Taが設定室
温より低いときに、上記室内制御装置32から暖房運転要
求信号が室外制御装置31に入力され、これにより、電磁
弁16は閉弁状態に、また四路切換弁７は暖房サイクル時
の切換位置にそれぞれ制御されると共に、圧縮機１及び
室外ファン21が運転され、さらに室外制御装置31から室
内制御装置32に室内ファン作動信号が出力されることに
よって室内ファン22が作動されて、前記した暖房運転が
行われる。なおこの暖房運転中の室内ファン22は、上記
運転操作用リモコン33の風量設定スイッチで利用者によ
り設定された風量に対応するファンタップへの通電によ
って作動される。

そして暖房運転の継続中には、前記したように、高温温
度状態となって運転される圧縮機１からの放熱熱量を吸
収して蓄熱槽13内の蓄熱量が徐々に増加し、これに伴っ
て前記蓄熱槽温度センサ23で検出される蓄熱槽温度Tuは
徐々に上昇していく。またこの間、前記室外熱交換器温
度センサ24での検出温度が上記室外制御装置31において
監視されており、室外熱交換器２への着霜量が多くなっ
て、上記の検出温度が除霜開始温度としての設定温度ま
で低下したことが判別されると除霜開始信号が発生さ
れ、暖房運転から前記除霜運転への切換えが行われる。
そしてこの切換えに先立って、上記蓄熱槽13での蓄熱状
態に基づく制御を室外制御装置31にて行うようになされ
ており、このために上記室外制御装置31内に、暖房能力
調整部（室内風量変更手段）41と許容風量記憶部（記憶
手段）42とが設けられており、以下、これらによって行
われる制御について第３図の制御フローチャートに基づ
いて説明する。

上記の除霜開始信号が発生されると、暖房能力調整部41
ではまずステップS1において、前記蓄熱槽温度センサ23
によって検出される蓄熱槽温度Tuの読込みを行うと共
に、ステップS2において、室内制御装置32から送信され
る室温センサ25での検出室温Taの読込みを行う。次いで
ステップS3において、上記TuとTaとに対応する許容風量
Wqを上記許容風量記憶部42に記憶されている許容風量デ
ータから抽出する。この許容風量データについては、後
で説明する。一方、ステップS4では、その時点におい
て、室内制御装置32によって利用者の設定に合わせて運
転されている室内ファン22での風量Wnを上記室内制御装
置32から読込み、この現行風量WnをステップS5において
上記許容風量Wqと比較する。そしてWnがWqよりも大きい
場合には、ステップS6において、室内ファン22に対して
上記Wqの風量となる回転数への低減操作が行われる。す
なわち室外制御装置31から上記Wqへの変更指令信号が室
内制御装置32に出力され、これにより上記室内制御装置
32による室内ファン22の回転数変更操作がなされるので
ある。このような変更を行った後、ステップS7に移行し
て除霜運転を開始する。なお上記ステップS5においてWn
がWq以下であることが判別される場合には、上記のよう
な変更操作を行わずに、それまでの利用者の設定に応ず
る回転数での室内ファン22の運転を継続した状態で、除
霜運転を開始する（ステップS7）。

そして上記の除霜運転の継続によって室外熱交換器２に
付着した霜が除かれ、前記室外熱交換器温度センサ24で
の検出温度が除霜終了温度まで上昇すると、暖房運転へ
の切換えを行い、このとき上記の室内ファン22の回転数
低減操作がなされていた場合には、自動的に利用者の設
定風量へと復帰して暖房運転を再開する。

次に上記許容風量記憶部42に記憶されている許容風量デ
ータについて説明する。

除霜運転は、この除霜運転期間中の圧縮機１での圧縮仕
事量及びこの間の蓄熱槽13への圧縮機１からの放熱熱量
と、除霜運転開始直前までに蓄熱槽13に蓄熱されている
蓄熱量とを熱源として行われる。そしてこの熱源側熱量
から室外熱交換器２の除霜に必要な熱量を引いた余剰熱
量の範囲で、室内側の暖房を同時に行うことが可能であ
る。そこで上記余剰熱量を予め求め、この余剰能力に合
わせて除霜運転時の室内暖房能力を決定することによっ
て、室内側の暖房能力の低下を極力抑えた運転とするこ
とができる。

上記除霜運転開始直前の蓄熱量は、この除霜運転への切
換え前の暖房運転時間、すなわち蓄熱時間に応じて種々
異なるものとなるが、余剰能力を求める際のその他の要
因は略同一である。そこで種々の蓄熱量、すなわち蓄熱
槽温度に対応させて余剰熱量を予め求める。

次に上記各余剰熱量に略匹敵する室内への放出熱量を与
える室内ファン22の風量を、上記種々の蓄熱槽温度に対
応させて求める訳であるが、室内への放出熱量は室内熱
交換器３を通過する室内空気の風量に比例して変化する
と共に、さらに室内熱交換器３とこれを通過する室内空
気の通過前の温度（室温）との温度差に比例して大きく
変化することから、余剰熱量が同一である場合にも、さ
らに室温が種々異なる場合の風量を求めることが必要と
なる。こうして蓄熱槽温度と室温との種々の組合せに対
応させて、除霜能力を損なうことなく、かつ室内側の暖
房能力を余剰熱量の範囲で最大とする風量を許容風量Wq
として求め、これらを上記許容風量記憶部42に記憶させ
ている。

次頁の第１表には、微風（LL）から強風（Ｈ）に至る４
段階の風量の切換えが可能な上記実施例の装置における
許容風量データ表を掲げている。

上記許容風量データに基づく除霜運転時の室内ファン22
の風量制御が行われる結果、蓄熱槽13での蓄熱状態に応
じて除霜に必要な熱量を超える余剰熱量に略匹敵する熱
量が、除霜期間中の暖房熱量として使用され、これによ
り除霜運転中の暖房能力の低下が極力抑えられるので、
快適性が向上する。また蓄熱量が少ない場合には、例え
ば室内暖房を停止し、この蓄熱量を除霜のための熱量と
して使用する運転にも自動的に切換わり、このため従来
よりも除霜がより確実に行われることともなるので除霜
の信頼性が向上し、室外熱交換器２における熱交換能力
の回復が確実になされて、より快適な暖房運転状態が維
持されることとなる。

なお上記実施例においては、停止を含む５段階の風量変
更可能な室内ファン22を組込んだ装置を例に挙げたが、
例えば連続的に回転数を可変し得る室内ファンを設けた
装置等においてもこの考案の適用が可能である。

（考案の効果） 上記のようにこの考案の空気調和機においては、除霜運
転時における室内ファンの風量は、室温の低いときには
低風量、室温の高いときには大風量とし、これにより室
温の高低に拘らず室内側への放熱量を略一定にするよう
な制御を行っている。そしてこのような送風制御を行う
ことにより、除霜運転に必要な熱量を確保する一方で、
室温の高低に拘らず、限られた余剰熱量により近い量の
室内放熱量を確保し得る。このように除霜に必要な熱量
を超える余剰熱量により近づいた熱量が室内に放出され
る運転が行われるので、蓄熱量がより有効に活用され、
これにより暖房能力を極力維持した除霜運転となって、
空調快適性が従来よりも向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の機能ブロック図、第２図はこの考案
の一実施例における空気調和機の運転制御ブロック図を
付記した冷媒回路図、第３図は上記空気調和機における
除霜運転開始時の制御フローチャート図である。 １……圧縮機、２……室外熱交換器、３……室内熱交換
器、13……蓄熱槽、22……室内ファン、23……蓄熱槽温
度センサ（蓄熱状態検出手段）、25……室温センサ（室
温検出手段）、41……暖房能力調整部（室内風量変更手
段）、42……許容風量記憶部（記憶手段）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機（１）に室外熱交換器（２）と風量
   変更可能な室内ファン（22）の付設された室内熱交換器
   （３）とを接続して冷媒循環回路を構成すると共に、除
   霜運転時、上記室外熱交換器（２）と室内熱交換器
   （３）とを循環させる循環冷媒に熱量を付与する蓄熱槽
   （13）を設けて成り、さらに上記蓄熱槽（13）での蓄熱
   量を検出する蓄熱状態検出手段（23）と、室温を検出す
   る室温検出手段（25）とを設けると共に、除霜運転時に
   余剰熱量で室内側の暖房を行うための上記室内ファン
   （22）の風量を、上記蓄熱槽（13）の蓄熱量と室温との
   種々の組合せに対応させて予め記憶させた記憶手段（4
   2）と、検出蓄熱量と検出室温とに応ずる上記記憶手段
   （42）での風量に除霜運転時の上記室内ファン（22）の
   風量を変更する室内風量変更手段（41）とを設けた空気
   調和機であって、上記記憶手段（42）においては、上記
   室内ファン（22）の風量が、蓄熱量が多いときには大き
   くなり、かつ蓄熱量が略同一の場合においては室温が高
   いときに大きくなるように設定されていることを特徴と
   する空気調和機。