JPWO2016166895A1

JPWO2016166895A1 - 空気調和機

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Publication number: JPWO2016166895A1
Application number: JP2017512177A
Authority: JP
Inventors: 和明光嶋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2015-04-17
Publication date: 2017-12-07
Anticipated expiration: 2035-04-17
Also published as: JP6479165B2; CN205980183U; WO2016166895A1

Abstract

空気調和機１は、冷媒回路２と、送風機８と、温度検出部１１と、制御部２０と、を備え、第１の熱交換器５は、放熱フィン１５と、放熱フィン１５に挿入され、冷媒が内部に流通する主管１３と、放熱フィン１５から逸れた位置において主管１３をバイパスするように設けられ、冷媒が内部に流通するバイパス管１４と、主管１３に流通する冷媒の一部をバイパス管１４に流通させる流路切替部１２と、を有し、制御部２０は、温度検出部１１で検出された温度に基づいて、送風機８の回転数を変更する変更手段２１と、温度検出部１１で検出された温度に基づいて、主管１３に流通する冷媒の一部をバイパス管１４に流通させるように流路切替部１２を調整する調整手段２２と、を有する。

Description

本発明は、送風機の動作を制御する制御部を備える空気調和機に関する。

従来、ヒートポンプエアコンといった空気調和機は、サーバールーム等で使用される場合がある。このとき、サーバールームは常時冷却される必要があるため、室外空気の温度が低くても、サーバールーム内の熱を除去する冷房運転が実行されることが多々ある。室外空気の温度が例えば−１０℃といった極低外気中に冷房運転が実行されると、圧縮機から吐出される高温冷媒の温度と室外空気の温度との差が極めて大きくなる。このため、室外熱交換器における冷媒を凝縮する性能が高くなり、室外熱交換器の中に液化した冷媒が滞留する。従って、室内機側に流通する冷媒の量が減り、冷房空調能力が低下してしまう。

この問題を解消することを目的とした技術として、特許文献１には、室外熱交換器で凝縮された冷媒の温度に基づいて、室外ファンの回転数を減少させる空気調和装置が開示されている。特許文献１は、室外ファンの回転数を減少させるだけではなく、更に、室外ファンの回転を停止させ、また、室外ファンを逆回転させる。このように、特許文献１は、室外熱交換器における冷媒と外気との熱交換を促す送風機の回転数を制御する。これによって、室外熱交換器の凝縮性能を低下させて、室外熱交換器に冷媒が滞留することを抑制しようとするものである。

特開平４−３５９７４０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された空気調和装置は、室外空気の温度が−２０℃といった環境下では、室外熱交換器の凝縮性能を低下させる上で不十分である。このため、特許文献１では、液化した冷媒が室外熱交換器に滞留し、室内機側に流通する冷媒の量が不足して、冷房空調能力が効率的でない。

本発明は、上記のような課題を背景としてなされたもので、室外空気の温度が極めて低くても、高効率の冷房空調能力を確保することができる空気調和機を提供するものである。

本発明に係る空気調和機は、圧縮機、第１の熱交換器、膨張部及び第２の熱交換器が配管により接続され、冷媒が流通する冷媒回路と、第１の熱交換器に空気を送風する送風機と、第１の熱交換器に流通する冷媒の温度を検出する温度検出部と、送風機の動作を制御する制御部と、を備え、第１の熱交換器は、放熱フィンと、放熱フィンに挿入され、冷媒が内部に流通する主管と、放熱フィンから逸れた位置において主管をバイパスするように設けられ、冷媒が内部に流通するバイパス管と、主管に流通する冷媒の一部をバイパス管に流通させる流路切替部と、を有し、制御部は、温度検出部で検出された温度に基づいて、送風機の回転数を変更する変更手段と、温度検出部で検出された温度に基づいて、主管に流通する冷媒の一部をバイパス管に流通させるように流路切替部を調整する調整手段と、を有する。

本発明によれば、制御部は、変更手段と調整手段とを有する。このため、変更手段及び調整手段のいずれか一方によって第１の熱交換器の凝縮性能が低下しても、第１の熱交換器の凝縮性能の低下が不足する場合、変更手段及び調整手段の他方によって、第１の熱交換器の凝縮性能を更に低下させることができる。従って、室外空気の温度が極めて低くても、第１の熱交換器の凝縮性能が過剰とならず、液化した冷媒が第１の熱交換器に滞留することが抑制される。このため、空気調和機は、室外空気の温度が極めて低くても、高効率の冷房空調能力を確保することができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機１を示す回路図である。本発明の実施の形態１における第１の熱交換器５を示す模式図である。本発明の実施の形態１における制御部２０を示す機能ブロック図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１の動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１に係る空気調和機１の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る空気調和機１の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

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１を示す回路図である。この図１に基づいて、空気調和機１について説明する。図１に示すように、空気調和機１は、冷媒回路２と、送風機８と、温度検出部１１と、制御部２０とを備えている。更に、空気調和機１は、空気温検出部１０と、室内ファン９とを備えている。

冷媒回路２は、圧縮機３、第１の熱交換器５、膨張部６及び第２の熱交換器７が配管により接続され、冷媒が流通するものである。更に、冷媒回路２は、例えば四方切替弁４が配管により接続されている。なお、第１の熱交換器５は、流路切替部１２を有している。

圧縮機３は、電動機によって駆動されており、冷媒を圧縮するものである。四方切替弁４は、冷媒回路２における冷媒の流通方向を切り替えるものであり、これにより、冷房運転及び暖房運転のいずれもが実施される。第１の熱交換器５は、例えば室外に設けられ、室外空気と冷媒とを熱交換するものである。

送風機８は、例えば室外に設けられ、第１の熱交換器５に室外空気を送風するものである。なお、送風機８は、モータ８ａによって駆動されている。モータ８ａは、インバータ等によって回転数が制御されている。膨張部６は、冷媒を膨張及び減圧するものである。第２の熱交換器７は、例えば室内に設けられ、室内空気と冷媒とを熱交換するものである。室内ファン９は、例えば室内に設けられ、第２の熱交換器７に室内空気を送風するものである。

温度検出部１１は、第１の熱交換器５に流通する冷媒の温度を検出するものである。温度検出部１１は、例えば空気調和機１が冷房運転を行っている場合、冷媒の凝縮温度を検出し、例えば空気調和機１が暖房運転を行っている場合、冷媒の蒸発温度を検出する。なお、温度検出部１１は、第１の熱交換器５に流通する冷媒の温度を常時検出する。空気温検出部１０は、送風機８によって送風される例えば室外空気の温度を検出するものである。流路切替部１２は、第１の熱交換器５における冷媒の流路を切り替えるものである。

制御部２０は、空気温検出部１０、温度検出部１１、モータ８ａ及び流路切替部１２に接続されている。制御部２０は、空気温検出部１０及び温度検出部１１から受信した信号に基づく信号を、モータ８ａ又は流路切替部１２に送信する。

図２は、本発明の実施の形態１における第１の熱交換器５を示す模式図である。次に、第１の熱交換器５について詳細に説明する。図２に示すように、第１の熱交換器５は、放熱フィン１５と、主管１３と、バイパス管１４と、上記の流路切替部１２とを有している。

放熱フィン１５は例えば複数設けられており、複数の放熱フィン１５は、互いに間隔を空けて配置されている。複数の放熱フィン１５同士の間には、室外空気が流れている。

主管１３は、放熱フィン１５に挿入され、冷媒が内部に流通するものである。ここで、主管１３の内部に流通する冷媒と、複数の放熱フィン１５同士の間に流れる室外空気とが熱交換される領域を、熱交換領域５ａと呼称する。主管１３は、複数の放熱フィン１５を、８回往復しつつ貫いている。即ち、第１の熱交換器５における冷媒のパス数は、１６パスである。

バイパス管１４は、放熱フィン１５から逸れた位置において主管１３をバイパスするように設けられ、冷媒が内部に流通するものである。即ち、バイパス管１４は、主管１３に流通する冷媒の一部が流通し、第１の熱交換器５における冷媒のパス数を減らすために設けられたものである。バイパス管１４は、例えば３本に分かれており、夫々、冷媒のパス数を４パス、冷媒のパス数を８パス、冷媒のパス数を１２パスにするために設けられている。ここで、冷媒のパス数が１６パスの場合を通常回路、冷媒のパス数が１２パスの場合を回路Ａ、冷媒のパス数が８パスの場合を回路Ｂ、冷媒のパス数が４パスの場合を回路Ｃと呼称する。

流路切替部１２は、主管１３に流通する冷媒の一部をバイパス管１４に流通させるものである。流路切替部１２は、第１の二方弁１２ａと、第２の二方弁１２ｂと、第３の二方弁１２ｃと、第４の二方弁１２ｄと、第５の二方弁１２ｅと、第６の二方弁１２ｆとから構成されている。第１の二方弁１２ａは、バイパス管１４において、冷媒のパス数が４パス目から５パス目に切り替わる部分に設けられている。第２の二方弁１２ｂは、主管１３において、冷媒のパス数が４パス目から５パス目に切り替わる部分に設けられている。

第３の二方弁１２ｃは、バイパス管１４において、冷媒のパス数が８パス目から９パス目に切り替わる部分に設けられている。第４の二方弁１２ｄは、主管１３において、冷媒のパス数が８パス目から９パス目に切り替わる部分に設けられている。第５の二方弁１２ｅは、バイパス管１４において、冷媒のパス数が１２パス目から１３パス目に切り替わる部分に設けられている。第６の二方弁１２ｆは、主管１３において、冷媒のパス数が１２パス目から１３パス目に切り替わる部分に設けられている。

なお、第１の二方弁１２ａ及び第２の二方弁１２ｂは、１個の三方弁で代用してもよい。また、第３二方弁及び第４の二方弁１２ｄは、１個の三方弁で代用してもよい。更に、第５の二方弁１２ｅ及び第６の二方弁１２ｆは、１個の三方弁で代用してもよい。

通常回路は、第１の二方弁１２ａが閉、第２の二方弁１２ｂが開、第３の二方弁１２ｃが閉、第４の二方弁１２ｄが開、第５の二方弁１２ｅが閉、第６の二方弁１２ｆが開のときに冷媒が流通する回路である。回路Ａは、第１の二方弁１２ａが閉、第２の二方弁１２ｂが開、第３の二方弁１２ｃが閉、第４の二方弁１２ｄが開、第５の二方弁１２ｅが開、第６の二方弁１２ｆが閉のときに冷媒が流通する回路である。

ここで、冷媒のパス数が１３パス目から１６パス目において、主管１３は、冷房時における冷媒の出口側に直結されている。第１の熱交換器５が凝縮器として作用する場合、第１の熱交換器５の下流側、即ち１６パス目側の方の出口側は低圧となる。このため、出口側から第１の熱交換器５の内部に冷媒が逆流しない。従って、主管１３において、冷媒の出口側には、二方弁等が設けられていない。

回路Ｂは、第１の二方弁１２ａが閉、第２の二方弁１２ｂが開、第３の二方弁１２ｃが開、第４の二方弁１２ｄが閉、第５の二方弁１２ｅが閉のときに冷媒が流通する回路である。ここで、第３の二方弁１２ｃからバイパス回路に流入した冷媒が、再び主管１３に戻ることを抑制するため、第５の二方弁１２ｅは閉とする。なお、第１の熱交換器５が凝縮器として作用する場合、第１の熱交換器５の下流側、即ち１６パス目側の方の出口側は低圧となる。このため、出口側から第１の熱交換器５の内部に冷媒が逆流しない。このため、第６の二方弁１２ｆは開でも閉でもよい。

回路Ｃは、第１の二方弁１２ａが開、第２の二方弁１２ｂが閉、第３の二方弁１２ｃが閉、第５の二方弁１２ｅが閉のときに冷媒が流通する回路である。ここで、第１の二方弁１２ａからバイパス回路に流入した冷媒が、再び主管１３に戻ることを抑制するため、第３の二方弁１２ｃ及び第５の二方弁１２ｅは閉とする。なお、第１の熱交換器５が凝縮器として作用する場合、第１の熱交換器５の下流側、即ち１６パス目側の方の出口側は低圧となる。このため、出口側から第１の熱交換器５の内部に冷媒が逆流しない。このため、第４の二方弁１２ｄ及び第６の二方弁１２ｆは開でも閉でもよい。

ここで、温度検出部１１は、例えば、主管１３のうち、冷媒が流通する経路の中央部に設けられている。また、温度検出部１１は、第１の温度検出部１１ａと第２の温度検出部１１ｂとを有している。更に、温度検出部１１は、例えば第３の温度検出部１１ｃと第４の温度検出部１１ｄとを有している。第１の温度検出部１１ａは、主管１３のうち、冷媒が流通する経路の中央部に設けられており、冷媒のパス数が７パス目から８パス目に切り替わる部分に設けられている。即ち、第１の温度検出部１１ａは、通常回路において、主管１３のうち冷媒が流通する経路の中央部に設けられている。

第２の温度検出部１１ｂは、冷媒の一部がバイパス管１４に流通する場合において、主管１３のうち、冷媒が流通する経路の中央部に設けられており、冷媒のパス数が６パス目から７パス目に切り替わる部分に設けられている。即ち、第２の温度検出部１１ｂは、回路Ａにおいて、主管１３のうち冷媒が流通する経路の中央部に設けられている。

第３の温度検出部１１ｃは、冷媒の一部がバイパス管１４に流通する場合において、主管１３のうち、冷媒が流通する経路の中央部に設けられており、冷媒のパス数が３パス目から４パス目に切り替わる部分に設けられている。即ち、第３の温度検出部１１ｃは、回路Ｂにおいて、主管１３のうち冷媒が流通する経路の中央部に設けられている。第４の温度検出部１１ｄは、冷媒の一部がバイパス管１４に流通する場合において、主管１３のうち、冷媒が流通する経路の中央部に設けられており、冷媒のパス数が３パス目から４パス目に切り替わる部分に設けられている。即ち、第４の温度検出部１１ｄは、回路Ｃにおいて、主管１３のうち冷媒が流通する経路の中央部に設けられている。

図３は、本発明の実施の形態１における制御部２０を示す機能ブロック図である。次に、制御部２０について説明する。図３に示すように、制御部２０は、変更手段２１と調整手段２２とを有している。更に、制御部２０は、例えば切替手段２３を有している。

変更手段２１は、温度検出部１１で検出された温度に基づいて、送風機８の回転数を変更するものである。具体的には、変更手段２１は、温度検出部１１で検出された温度が目標温度未満の場合、送風機８の回転数を低下させるものである。

ここで、例えば空気調和機１が冷房運転を行っている場合における冷媒の凝縮温度の目標温度について説明する。目標温度は、冷媒回路２に流通する冷媒の単位時間当たりの循環量に基づく温度値である。冷媒の単位時間当たりの循環量は、例えば圧縮機３の回転数に基づいて算出されるものである。凝縮温度の目標温度は、概して、冷媒の単位時間当たりの循環量が多いほど高い。更に、目標温度は、空気温検出部１０で検出された温度に基づく温度値であってもよい。この場合、凝縮温度の目標温度は、概して、室外空気の温度が高いほど高い。即ち、凝縮温度の目標温度を縦軸、室外空気の温度を横軸とすると、右上がりのグラフで示される。

調整手段２２は、温度検出部１１で検出された温度に基づいて、主管１３に流通する冷媒の一部をバイパス管１４に流通させるように流路切替部１２を調整するものである。具体的には、調整手段２２は、温度検出部１１で検出された温度が目標温度未満の場合、主管１３に流通する冷媒の一部をバイパス管１４に流通させるように流路切替部１２を調整するものである。

また、調整手段２２は、変更手段２１で送風機８の回転数が変更された後、温度検出部１１で検出された温度に基づいて、流路切替部１２を調整するものである。なお、調整手段２２は、変更手段２１で送風機８の回転数が変更される前に、温度検出部１１で検出された温度に基づいて、流路切替部１２を調整してもよい。

更に、調整手段２２は、変更手段２１で送風機８の回転数が下限値に達した後、温度検出部１１で検出された温度に基づいて、流路切替部１２を調整するものである。なお、送風機８の回転数の下限値は、適宜変更可能であり、送風機８の制御が可能な限界の回転数としてもよいし、零、即ち回転停止としてもよい。

ここで、変更手段２１は、調整手段２２で流路切替部１２が調整された後、送風機８の回転数を初期値に戻すものである。なお、回転数の初期値は、適宜変更可能である。

切替手段２３は、流路切替部１２が調整された後、変更手段２１又は調整手段２２で用いられる温度を検出する温度検出部１１を、第１の温度検出部１１ａから第２の温度検出部１１ｂに切り替えるものである。具体的には、切替手段２３は、通常回路において第１の温度検出部１１ａに切り替え、回路Ａにおいて第２の温度検出部１１ｂに切り替え、回路Ｂにおいて第３の温度検出部１１ｃに切り替え、回路Ｃにおいて第４の温度検出部１１ｄに切り替える。なお、切替手段２３は、制御部２０と第１の温度検出部１１ａ、第２の温度検出部１１ｂ、第３の温度検出部１１ｃ及び第４の温度検出部１１ｄとを接続するポート（図示せず）を切り替えるものである。

そして、変更手段２１は、調整手段２２で流路切替部１２が調整された後、切替手段２３で切り替えられた第２の温度検出部１１ｂで検出された温度に基づいて、送風機８の回転数を変更する。また、調整手段２２は、調整手段２２で流路切替部１２が調整された後、切替手段２３で切り替えられた第２の温度検出部１１ｂで検出された温度に基づいて、流路切替部１２を調整する。

次に、空気調和機１の運転状態について説明する。先ず、冷房運転について説明する。冷房運転のとき、四方切替弁４は、冷媒の経路を図１の実線の経路に切り替える。圧縮機３は、冷媒を吸入し、この冷媒を圧縮して高温高圧のガスの状態で吐出する。この吐出された冷媒は、四方切替弁４を通過して、第１の熱交換器５に流入し、第１の熱交換器５は、室外空気との熱交換により、冷媒を凝縮する。凝縮された冷媒は、膨張部６に流入し、膨張部６は、凝縮された冷媒を膨張及び減圧する。そして、減圧された冷媒は、第２の熱交換器７に流入し、第２の熱交換器７は、室内空気との熱交換により、冷媒を蒸発する。このとき、室内空気が冷却されて、室内が冷房される。そして、蒸発されて高温低圧のガスの状態となった冷媒は、四方切替弁４を通過して、圧縮機３に吸入される。

次に、暖房運転について説明する。暖房運転のとき、四方切替弁４は、冷媒の経路を図１の破線の経路に切り替える。圧縮機３は、冷媒を吸入し、この冷媒を圧縮して高温高圧のガスの状態で吐出する。この吐出された冷媒は、四方切替弁４を通過して、第２の熱交換器７に流入し、第２の熱交換器７は、室内空気との熱交換により、冷媒を凝縮する。このとき、室内空気が加熱されて、室内が暖房される。凝縮された冷媒は、膨張部６に流入し、膨張部６は、凝縮された冷媒を膨張及び減圧する。そして、減圧された冷媒は、第１の熱交換器５に流入し、第１の熱交換器５は、室外空気との熱交換により、冷媒を蒸発する。そして、蒸発されて高温低圧のガスの状態となった冷媒は、四方切替弁４を通過して、圧縮機３に吸入される。

図４，図５，図６，図７は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機１の動作を示すフローチャートである。次に、本実施の形態１に係る空気調和機１の動作について説明する。図４〜図７では、冷房運転における制御について示す。制御開始時点では、第１の熱交換器５の冷媒の経路は、通常回路である。即ち、第１の二方弁１２ａが閉、第２の二方弁１２ｂが開、第３の二方弁１２ｃが閉、第４の二方弁１２ｄが開、第５の二方弁１２ｅが閉、第６の二方弁１２ｆが開である。そして、変更手段２１又は調整手段２２で用いられる温度検出部１１は、通常回路において、主管１３のうち冷媒が流通する経路の中央部に設けられた第１の温度検出部１１ａである。

図４に示すように、先ず、空気温検出部１０によって送風機８において送風される室外空気の温度が検出される。また、圧縮機３の回転数に基づいて冷媒の循環量が算出される（ステップＳＴ１）。そして、室外空気の温度及び冷媒の循環量によって、凝縮温度の目標温度Ａが決定される（ステップＳＴ２）。次に、第１の温度検出部１１ａによって第１の熱交換器５に流通する冷媒の温度Ｂが検出される（ステップＳＴ３）。そして、冷媒の温度Ｂが目標温度Ａ未満であるか否かが判定される（ステップＳＴ４）。冷媒の温度Ｂが目標温度Ａ以上の場合（ステップＳＴ４のＮｏ）、第１の熱交換器５の冷媒の経路は、通常回路のままであり（ステップＳＴ８）、第１の温度検出部１１ａによる冷媒の温度Ｂの検出が継続される（ステップＳＴ３）。

一方、冷媒の温度Ｂが目標温度Ａ未満の場合（ステップＳＴ４のＹｅｓ）、変更手段２１によって送風機８の回転数が低下される（ステップＳＴ５）。送風機８の回転数が低下することによって、第１の熱交換器５における冷媒と室外空気との熱交換が抑制され、第１の熱交換器５における凝縮性能が低下する。従って、冷媒の温度（凝縮温度）Ｂが上昇する。ここで再び、冷媒の温度Ｂが目標温度Ａ未満であるか否かが判定される（ステップＳＴ６）。冷媒の温度Ｂが目標温度Ａ以上の場合（ステップＳＴ６のＮｏ）、そのときの送風機８の回転数が維持されて、ステップＳＴ８に進む。これにより、室外空気の温度が低くても、液化した冷媒が第１の熱交換器５の内部に滞留せずに、第２の熱交換器７側に十分な量の冷媒を流通させることができる。

一方、冷媒の温度Ｂが目標温度Ａ未満の場合（ステップＳＴ６のＹｅｓ）、送風機８の回転数が下限値であるか否かが判定される（ステップＳＴ７）。送風機８の回転数が下限値でない場合（ステップＳＴ７のＮｏ）、ステップＳＴ８に進む。これに対し、送風機８の回転数が下限値の場合（ステップＳＴ７のＹｅｓ）、調整手段２２によって、主管１３に流通する冷媒の一部をバイパス管１４に流通させるように流路切替部１２が調整される。具体的には、調整手段２２によって第５の二方弁１２ｅが開、第６の二方弁１２ｆが閉に制御される（ステップＳＴ９）。そのほかの第１の二方弁１２ａ、第２の二方弁１２ｂ、第３の二方弁１２ｃ及び第４の二方弁１２ｄは、そのままである。

これにより、第１の熱交換器５において、冷媒のパス数が制限され、冷媒が流通する経路が回路Ａになる（ステップＳＴ１０）。このように、送風機８の回転数が下限値に達しても、なお冷媒の温度Ｂが目標温度Ａ未満である場合、主管１３に流通する冷媒の一部をバイパス管１４に流通させるように流路切替部１２が調整される。これにより、第１の熱交換器５における冷媒と室外空気との熱交換が抑制され、第１の熱交換器５における凝縮性能が低下する。従って、冷媒の温度（凝縮温度）Ｂが上昇する。そして、変更手段２１によって送風機８の回転数が初期値に戻される（ステップＳＴ１１）。これにより、冷媒の流量が調整されることによる第１の熱交換器５の凝縮能力の低下が過剰となることが抑制される。

図５に示すように、その後、切替手段２３によって、変更手段２１又は調整手段２２で用いられる温度を検出する温度検出部１１が、第１の温度検出部１１ａから第２の温度検出部１１ｂに切り替えられる（ステップＳＴ１２）。このように、変更手段２１又は調整手段２２で用いられる温度検出部１１は、回路Ａにおいて、主管１３のうち冷媒が流通する経路の中央部に設けられた第２の温度検出部１１ｂである。次に、第２の温度検出部１１ｂによって第１の熱交換器５に流通する冷媒の温度Ｃが検出される（ステップＳＴ１３）。そして、冷媒の温度Ｃが目標温度Ａ未満であるか否かが判定される（ステップＳＴ１４）。冷媒の温度Ｃが目標温度Ａ以上の場合（ステップＳＴ１４のＮｏ）、第１の熱交換器５の冷媒の経路は、回路Ａのままであり（ステップＳＴ１８）、第２の温度検出部１１ｂによる冷媒の温度Ｃの検出が継続される（ステップＳＴ１３）。

ここで、送風機８の回転数は初期値に戻されている。従って、送風機８の回転数が初期値のままであっても、主管１３に流通する冷媒の一部をバイパス管１４に流通させるように流路切替部１２が調整されることによって、室外空気の温度が低い場合に、液化した冷媒が第１の熱交換器５の内部に滞留せずに、第２の熱交換器７側に十分な量の冷媒を流通させることができる。

一方、冷媒の温度Ｃが目標温度Ａ未満の場合（ステップＳＴ１４のＹｅｓ）、変更手段２１によって送風機８の回転数が低下される（ステップＳＴ１５）。送風機８の回転数が低下することによって、第１の熱交換器５における冷媒と室外空気との熱交換が抑制され、第１の熱交換器５における凝縮性能が低下する。従って、冷媒の温度（凝縮温度）Ｃが上昇する。ここで再び、冷媒の温度Ｃが目標温度Ａ未満であるか否かが判定される（ステップＳＴ１６）。冷媒の温度Ｃが目標温度Ａ以上の場合（ステップＳＴ１６のＮｏ）、そのときの送風機８の回転数が維持されて、ステップＳＴ１８に進む。これにより、室外空気の温度が低くても、液化した冷媒が第１の熱交換器５の内部に滞留せずに、第２の熱交換器７側に十分な量の冷媒を流通させることができる。

一方、冷媒の温度Ｃが目標温度Ａ未満の場合（ステップＳＴ１６のＹｅｓ）、送風機８の回転数が下限値であるか否かが判定される（ステップＳＴ１７）。送風機８の回転数が下限値でない場合（ステップＳＴ１７のＮｏ）、ステップＳＴ１８に進む。これに対し、送風機８の回転数が下限値の場合（ステップＳＴ１７のＹｅｓ）、調整手段２２によって主管１３に流通する冷媒の一部をバイパス管１４に流通させるように流路切替部１２が調整される。具体的には、調整手段２２によって第３の二方弁１２ｃが開、第４の二方弁１２ｄが閉、第５の二方弁１２ｅが閉に制御される（ステップＳＴ１９）。そのほかの第１の二方弁１２ａ、第２の二方弁１２ｂ及び第６の二方弁１２ｆは、そのままである。

これにより、第１の熱交換器５において、冷媒のパス数が制限され、冷媒が流通する経路が回路Ｂになる（ステップＳＴ２０）。このように、送風機８の回転数が下限値に達しても、なお冷媒の温度Ｃが目標温度Ａ未満である場合、主管１３に流通する冷媒の一部をバイパス管１４に流通させるように流路切替部１２が更に調整される。これにより、第１の熱交換器５における冷媒と室外空気との熱交換が抑制され、第１の熱交換器５における凝縮性能が低下する。従って、冷媒の温度（凝縮温度）Ｃが上昇する。そして、変更手段２１によって送風機８の回転数が初期値に戻される（ステップＳＴ２１）。これにより、冷媒の流量が調整されることによる第１の熱交換器５の凝縮能力の低下が過剰となることが抑制される。

図６に示すように、その後、切替手段２３によって、変更手段２１又は調整手段２２で用いられる温度を検出する温度検出部１１が、第２の温度検出部１１ｂから第３の温度検出部１１ｃに切り替えられる（ステップＳＴ２２）。このように、変更手段２１又は調整手段２２で用いられる温度検出部１１は、回路Ｂにおいて、主管１３のうち冷媒が流通する経路の中央部に設けられた第３の温度検出部１１ｃである。次に、第３の温度検出部１１ｃによって第１の熱交換器５に流通する冷媒の温度Ｄが検出される（ステップＳＴ２３）。そして、冷媒の温度Ｄが目標温度Ａ未満であるか否かが判定される（ステップＳＴ２４）。冷媒の温度Ｄが目標温度Ａ以上の場合（ステップＳＴ２４のＮｏ）、第１の熱交換器５の冷媒の経路は、回路Ｂのままであり（ステップＳＴ２８）、第３の温度検出部１１ｃによる冷媒の温度Ｄの検出が継続される（ステップＳＴ２３）。

一方、冷媒の温度Ｄが目標温度Ａ未満の場合（ステップＳＴ２４のＹｅｓ）、変更手段２１によって送風機８の回転数が低下される（ステップＳＴ２５）。送風機８の回転数が低下することによって、第１の熱交換器５における冷媒と室外空気との熱交換が抑制され、第１の熱交換器５における凝縮性能が低下する。従って、冷媒の温度（凝縮温度）Ｄが上昇する。ここで再び、冷媒の温度Ｄが目標温度Ａ未満であるか否かが判定される（ステップＳＴ２６）。冷媒の温度Ｄが目標温度Ａ以上の場合（ステップＳＴ２６のＮｏ）、そのときの送風機８の回転数が維持されて、ステップＳＴ２８に進む。これにより、室外空気の温度が低くても、液化した冷媒が第１の熱交換器５の内部に滞留せずに、第２の熱交換器７側に十分な量の冷媒を流通させることができる。

一方、冷媒の温度Ｄが目標温度Ａ未満の場合（ステップＳＴ２６のＹｅｓ）、送風機８の回転数が下限値であるか否かが判定される（ステップＳＴ２７）。送風機８の回転数が下限値でない場合（ステップＳＴ２７のＮｏ）、ステップＳＴ２８に進む。これに対し、送風機８の回転数が下限値の場合（ステップＳＴ２７のＹｅｓ）、調整手段２２によって主管１３に流通する冷媒の一部をバイパス管１４に流通させるように流路切替部１２が調整される。具体的には、調整手段２２によって第１の二方弁１２ａが開、第２の二方弁１２ｂが閉、第３の二方弁１２ｃが閉に制御される（ステップＳＴ２９）。そのほかの第４の二方弁１２ｄ、第５の二方弁１２ｅ及び第６の二方弁１２ｆは、そのままである。

これにより、第１の熱交換器５において、冷媒のパス数が制限され、冷媒が流通する経路が回路Ｃになる（ステップＳＴ３０）。このように、送風機８の回転数が下限値に達しても、なお冷媒の温度Ｄが目標温度Ａ未満である場合、主管１３に流通する冷媒の一部をバイパス管１４に流通させるように流路切替部１２が更に調整される。これにより、第１の熱交換器５における冷媒と室外空気との熱交換が抑制され、第１の熱交換器５における凝縮性能が低下する。従って、冷媒の温度（凝縮温度）Ｄが上昇する。そして、変更手段２１によって送風機８の回転数が初期値に戻される（ステップＳＴ３１）。これにより、冷媒の流量が調整されることによる第１の熱交換器５の凝縮能力の低下が過剰となることが抑制される。

図７に示すように、その後、切替手段２３によって、変更手段２１又は調整手段２２で用いられる温度を検出する温度検出部１１が、第３の温度検出部１１ｃから第４の温度検出部１１ｄに切り替えられる（ステップＳＴ３２）。このように、変更手段２１又は調整手段２２で用いられる温度検出部１１は、回路Ｃにおいて、主管１３のうち冷媒が流通する経路の中央部に設けられた第４の温度検出部１１ｄである。次に、第４の温度検出部１１ｄによって第１の熱交換器５に流通する冷媒の温度Ｅが検出される（ステップＳＴ３３）。そして、冷媒の温度Ｅが目標温度Ａ未満であるか否かが判定される（ステップＳＴ３４）。冷媒の温度Ｅが目標温度Ａ以上の場合（ステップＳＴ３４のＮｏ）、第１の熱交換器５の冷媒の経路は、回路Ｃのままであり（ステップＳＴ３８）、第４の温度検出部１１ｄによる冷媒の温度Ｅの検出が継続される（ステップＳＴ３３）。

一方、冷媒の温度Ｅが目標温度Ａ未満の場合（ステップＳＴ３４のＹｅｓ）、変更手段２１によって送風機８の回転数が低下される（ステップＳＴ３５）。送風機８の回転数が低下することによって、第１の熱交換器５における冷媒と室外空気との熱交換が抑制され、第１の熱交換器５における凝縮性能が低下する。従って、冷媒の温度（凝縮温度）Ｅが上昇する。ここで再び、冷媒の温度Ｅが目標温度Ａ未満であるか否かが判定される（ステップＳＴ３６）。冷媒の温度Ｅが目標温度Ａ以上の場合（ステップＳＴ３６のＮｏ）、そのときの送風機８の回転数が維持されて、ステップＳＴ３８に進む。これにより、室外空気の温度が低くても、液化した冷媒が第１の熱交換器５の内部に滞留せずに、第２の熱交換器７側に十分な量の冷媒を流通させることができる。

一方、冷媒の温度Ｅが目標温度Ａ未満の場合（ステップＳＴ３６のＹｅｓ）、送風機８の回転数が下限値であるか否かが判定される（ステップＳＴ３７）。送風機８の回転数が下限値でない場合（ステップＳＴ３７のＮｏ）、ステップＳＴ３８に進む。これに対し、送風機８の回転数が下限値の場合（ステップＳＴ３７のＹｅｓ）、制御が終了する。制御終了後は、能力不足運転となるため、能力の低下度合いによっては、運転を停止する。このように、調整手段２２による流路切替部１２の調整は、段階的に行われる。これにより、第１の熱交換器５における凝縮性能の低下具合を微調整することができる。

次に、本実施の形態１に係る空気調和機１の作用について説明する。制御部２０は、変更手段２１と調整手段２２とを有する。このため、変更手段２１及び調整手段２２のいずれか一方によって第１の熱交換器５の凝縮性能が低下しても、第１の熱交換器５の凝縮性能の低下が不足する場合、変更手段２１及び調整手段２２の他方によって、第１の熱交換器５の凝縮性能を更に低下させることができる。従って、室外空気の温度が極めて低くても、第１の熱交換器５の凝縮性能が過剰とならず、液化した冷媒が第１の熱交換器５に滞留することが抑制される。このため、空気調和機１は、室外空気の温度が極めて低くても、高効率の冷房空調能力を確保することができる。

また、調整手段２２は、変更手段２１で送風機８の回転数が変更された後、温度検出部１１で検出された温度に基づいて、流路切替部１２を調整するものである。このため、送風機８の回転数が変更されて、第１の熱交換器５における凝縮性能が変更された後に、更に、第１の熱交換器５における冷媒と空気との熱交換量が変更され、第１の熱交換器５における凝縮性能を変更することができる。

更に、調整手段２２は、変更手段２１で送風機８の回転数が下限値に達した後、温度検出部１１で検出された温度に基づいて、流路切替部１２を調整するものである。このため、送風機８の回転数が限界まで低下されて、第１の熱交換器５における凝縮性能が変更された後に、更に、第１の熱交換器５における冷媒と空気との熱交換量が変更され、第１の熱交換器５における凝縮性能を変更することができる。

更にまた、変更手段２１は、調整手段２２で流路切替部１２が調整された後、送風機８の回転数を初期値に戻すものである。これにより、冷媒の流量が調整されることによる第１の熱交換器５の凝縮能力の低下が過剰となることが抑制される。

そして、温度検出部１１は、主管１３のうち、冷媒が流通する経路の中央部に設けられている。このため、温度検出部１１は、第１の熱交換器５において凝縮温度又は蒸発温度を検出する上で、最適な凝縮温度又は蒸発温度を検出することができる。

また、温度検出部１１は、主管１３のうち、冷媒が流通する経路の中央部に設けられている第１の温度検出部１１ａと、冷媒の一部がバイパス管１４に流通する場合において、主管１３のうち、冷媒が流通する経路の中央部に設けられている第２の温度検出部１１ｂと、を有する。このため、冷媒が流通する経路が変更されても、温度検出部１１は、常に冷媒が流通する経路の中央部に位置している。従って、温度検出部１１は、冷媒が流通する経路が変更されても、第１の熱交換器５において凝縮温度又は蒸発温度を検出する上で、常に最適な凝縮温度又は蒸発温度を検出することができる。

更に、制御部２０は、調整手段２２で流路切替部１２が調整された後、変更手段２１又は調整手段２２で用いられる温度を検出する温度検出部１１を、第１の温度検出部１１ａから第２の温度検出部１１ｂに切り替える切替手段２３を有する。このため、冷媒が流通する経路が変更されても、温度検出部１１は、常に冷媒が流通する経路の中央部に位置している。従って、温度検出部１１は、冷媒が流通する経路が変更されても、第１の熱交換器５において凝縮温度又は蒸発温度を検出する上で、常に最適な凝縮温度又は蒸発温度を検出することができる。

更にまた、変更手段２１は、調整手段２２で流路切替部１２が調整された後、切替手段２３で切り替えられた第２の温度検出部１１ｂで検出された温度に基づいて、送風機８の回転数を変更するものである。このため、変更手段２１は、冷媒が流通する経路が変更されても、常に適切な温度に基づいて送風機８の回転数を変更することができる。

そして、調整手段２２は、調整手段２２で流路切替部１２が調整された後、切替手段２３で切り替えられた第２の温度検出部１１ｂで検出された温度に基づいて、流路切替部１２を調整するものである。このため、調整手段２２は、冷媒が流通する経路が変更されても、常に適切な温度に基づいて流路切替部１２を調整することができる。

また、変更手段２１は、温度検出部１１で検出された温度が目標温度未満の場合、送風機８の回転数を低下させるものである。これにより、第１の熱交換器５における冷媒と空気との熱交換が抑制され、第１の熱交換器５における凝縮性能を低下させることができる。

更に、調整手段２２は、温度検出部１１で検出された温度が目標温度未満の場合、主管１３に流通する冷媒の一部をバイパス管１４に流通させるように流路切替部１２を調整するものである。これにより、第１の熱交換器５における冷媒と空気との熱交換が抑制され、第１の熱交換器５における凝縮性能を低下させることができる。

更にまた、目標温度として、冷媒回路２に流通する冷媒の単位時間当たりの循環量に基づく温度値が用いられる。従って、適切な目標温度を設定することができる。

そして、空気調和機１は、送風機８によって送風される空気の温度を検出する空気温検出部１０を備え、目標温度として、空気温検出部１０で検出された温度に基づく温度値が用いられる。従って、適切な目標温度を設定することができる。

なお、空気温検出部１０は、送風機８によって送風される空気の温度を常時検出するようにしてもよい。これにより、空気温検出部１０が例えば室外空気の温度を検出する場合、空気調和機１は、常時変化する室外空気の温度に対応することができる。そして、空気温検出部１０で検出された温度が、適宜設定された初期温度から５℃程度変化した場合、圧縮機３及び送風機８を停止し、通常回路、即ち、第１の二方弁１２ａを閉、第２の二方弁１２ｂを開、第３の二方弁１２ｃを閉、第４の二方弁１２ｄを開、第５の二方弁１２ｅを閉、第６の二方弁１２ｆを開として、空気調和機１を初期化してもよい。そして、空気調和機１を再運転してもよい。これにより、空気調和機１を、室外空気の温度の変化に対応させることができる。

１空気調和機、２冷媒回路、３圧縮機、４四方切替弁、５第１の熱交換器、５ａ熱交換領域、６膨張部、７第２の熱交換器、８送風機、８ａモータ、９室内ファン、１０空気温検出部、１１温度検出部、１１ａ第１の温度検出部、１１ｂ第２の温度検出部、１１ｃ第３の温度検出部、１１ｄ第４の温度検出部、１２流路切替部、１２ａ第１の二方弁、１２ｂ第２の二方弁、１２ｃ第３の二方弁、１２ｄ第４の二方弁、１２ｅ第５の二方弁、１２ｆ第６の二方弁、１３主管、１４バイパス管、１５放熱フィン、２０制御部、２１変更手段、２２調整手段、２３切替手段。

本発明に係る空気調和機は、圧縮機、第１の熱交換器、膨張部及び第２の熱交換器が配管により接続され、冷媒が流通する冷媒回路と、第１の熱交換器に空気を送風する送風機と、第１の熱交換器に流通する冷媒の温度を検出する温度検出部と、送風機の動作を制御する制御部と、を備え、第１の熱交換器は、放熱フィンと、放熱フィンに挿入され、冷媒が内部に流通する主管と、一方が主管の複数の異なる位置に分岐して接続され、他方が主管の出口側に接続され、冷媒が内部に流通するバイパス管と、バイパス管の一方と主管の複数の異なる位置との接続位置にそれぞれ設けられ、主管に流通する冷媒の一部をバイパス管に流通させる流路切替部と、を有し、制御部は、温度検出部で検出された温度に基づいて、送風機の回転数を変更する変更手段と、温度検出部で検出された温度に基づいて、主管に流通する冷媒の一部をバイパス管に流通させるように流路切替部を調整する調整手段と、を有する。

Claims

圧縮機、第１の熱交換器、膨張部及び第２の熱交換器が配管により接続され、冷媒が流通する冷媒回路と、
前記第１の熱交換器に空気を送風する送風機と、
前記第１の熱交換器に流通する前記冷媒の温度を検出する温度検出部と、
前記送風機の動作を制御する制御部と、を備え、
前記第１の熱交換器は、
放熱フィンと、
前記放熱フィンに挿入され、前記冷媒が内部に流通する主管と、
前記放熱フィンから逸れた位置において前記主管をバイパスするように設けられ、前記冷媒が内部に流通するバイパス管と、
前記主管に流通する前記冷媒の一部を前記バイパス管に流通させる流路切替部と、を有し、
前記制御部は、
前記温度検出部で検出された温度に基づいて、前記送風機の回転数を変更する変更手段と、
前記温度検出部で検出された温度に基づいて、前記主管に流通する前記冷媒の一部を前記バイパス管に流通させるように前記流路切替部を調整する調整手段と、
を有する空気調和機。
前記調整手段は、
前記変更手段で前記送風機の回転数が変更された後、前記温度検出部で検出された温度に基づいて、前記流路切替部を調整するものである
請求項１記載の空気調和機。
前記調整手段は、
前記変更手段で前記送風機の回転数が下限値に達した後、前記温度検出部で検出された温度に基づいて、前記流路切替部を調整するものである
請求項２記載の空気調和機。
前記変更手段は、
前記調整手段で前記流路切替部が調整された後、前記送風機の回転数を初期値に戻すものである
請求項２又は３記載の空気調和機。
前記温度検出部は、
前記主管のうち、前記冷媒が流通する経路の中央部に設けられている
請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和機。
前記温度検出部は、
前記主管のうち、前記冷媒が流通する経路の中央部に設けられている第１の温度検出部と、
前記冷媒の一部が前記バイパス管に流通する場合において、前記主管のうち、前記冷媒が流通する経路の中央部に設けられている第２の温度検出部と、を有する
請求項５記載の空気調和機。
前記制御部は、
前記調整手段で前記流路切替部が調整された後、前記変更手段又は前記調整手段で用いられる温度を検出する前記温度検出部を、前記第１の温度検出部から前記第２の温度検出部に切り替える切替手段を有する
請求項６記載の空気調和機。
前記変更手段は、
前記調整手段で前記流路切替部が調整された後、前記切替手段で切り替えられた前記第２の温度検出部で検出された温度に基づいて、前記送風機の回転数を変更するものである
請求項７記載の空気調和機。
前記調整手段は、
前記調整手段で前記流路切替部が調整された後、前記切替手段で切り替えられた前記第２の温度検出部で検出された温度に基づいて、前記流路切替部を調整するものである
請求項７又は８記載の空気調和機。
前記変更手段は、
前記温度検出部で検出された温度が目標温度未満の場合、前記送風機の回転数を低下させるものである
請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気調和機。
前記調整手段は、
前記温度検出部で検出された温度が目標温度未満の場合、前記主管に流通する前記冷媒の一部を前記バイパス管に流通させるように前記流路切替部を調整するものである
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の空気調和機。
前記目標温度として、前記冷媒回路に流通する前記冷媒の単位時間当たりの循環量に基づく温度値が用いられる
請求項１０又は１１記載の空気調和機。
前記送風機によって送風される空気の温度を検出する空気温検出部を備え、
前記目標温度として、前記空気温検出部で検出された温度に基づく温度値が用いられる
請求項１２記載の空気調和機。