KR101347520B1

KR101347520B1 - 공기 조화 장치

Info

Publication number: KR101347520B1
Application number: KR1020117031266A
Authority: KR
Inventors: 주니찌 시모다; 히데히꼬 기노시따
Original assignee: 다이킨 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2014-01-02
Also published as: US20120060530A1; CN102449408A; CN102449408B; JP2011007485A; JP4711020B2; ES2672818T3; WO2010137344A1; AU2010253331A1; EP2436999A1; EP2436999B1; AU2010253331B2; EP2436999A4; KR20120016151A

Abstract

본 발명은 실외 열교환기의 착상에 의한 난방 능력의 저하를 억제하고, 또한 소음의 증대를 억제할 수 있는 공기 조화 장치를 제공한다. 공기 조화 장치(1)에서는, 제어부(4)의 판정부(43)가 실외 온도 To와 실외 열교환기 온도 Te의 차이가 증가했을 때, 실외 열교환기(13)에의 착상이 증가했다고 판정하고, 실외 팬(23)의 회전수를 낮추는 착상 시 운전 제어를 실행한다. 이때, 실내 열교환기(15)의 온도의 저하량에 따라서 압축기(11)의 운전 주파수를 높인다. 제어부(4)에는 압축기(11)의 운전 주파수가 단계적으로 변경되기 위한 단계마다의 변경량이 미리 설정되어 있고, 제어부(4)는 실내 열교환기(15)의 온도가 소정량 저하할 때마다, 압축기(11)의 운전 주파수가 현 단계보다 하나 위의 단계가 되기 위한 변경량만큼 상승시키고, 그 변경량에 따라서 실외 팬(23)의 회전수를 낮춘다.

Description

공기 조화 장치{AIR-CONDITIONING DEVICE}

본 발명은 공기 조화 장치에 관한 것이다.

공기 조화 장치의 난방 운전에 있어서, 제상 운전의 개시 전, 실외 열교환기의 착상에 의한 난방 능력의 저하를 억제하는 제어가 실행된다. 예를 들어, 특허문헌 1(일본 특허 공개 소(62)-69070호 공보)에서는, 통풍 저항의 증가에 의한 실외 팬의 회전수 저하를 방지하기 위해서, 제어부는 팬 모터에의 입력 전압을 높여서 실외 팬의 회전수를 일정하게 유지하여, 냉매의 증발 온도의 저하를 억제하고 있다. 이 제어에 의해, 실외 열교환기에의 착상 증대가 억제되어, 난방 능력의 저하가 방지되어 있다.

일본 특허 공개 소(62)-69070호 공보

그러나, 특허문헌 1에 개시되어 있는 제어 기술을 채용했을 때, 실외 팬은 통풍 저항에 대항하여 일정한 회전수를 유지하므로, 착상하고 있지 않은 때에 비하여 소음이 증대한 것은 명확하여, 유저에 불쾌감을 부여할 가능성이 있다.

본 발명의 과제는 실외 열교환기의 착상에 의한 난방 능력의 과도한 저하를 억제하고, 또한 소음의 증대를 억제할 수 있는 공기 조화 장치를 제공하는 데에 있다.

제1 발명에 따른 공기 조화 장치는, 난방 운전 시에 압축기, 실내 열교환기, 감압기, 실외 열교환기의 순으로 냉매가 순환하는 증기 압축식 냉동 사이클을 이용한 공기 조화 장치로서, 실외 팬과 제어부를 구비하고 있다. 실외 팬은 실외 열교환기에 송풍한다. 제어부는 난방 운전 시에 실외 열교환기에의 착상이 증가했는지의 여부를 판정하는 판정부를 갖고, 압축기의 운전 주파수 및 실외 팬의 회전수를 제어한다. 또한, 제어부는 판정부가 실외 열교환기에의 착상이 증가했다고 판정했을 때, 실외 팬의 회전수를 낮추고, 그것과 동시에, 또는, 그 후 소정의 능력 저하가 있었을 때에, 압축기의 운전 주파수를 높이는 착상 시 운전 제어를 실행한다. 또한, 제어부는 착상 시 운전 제어의 실행 시, 압축기의 운전 주파수의 상승량에 따라서 실외 팬의 회전수를 낮춘다.

이 공기 조화 장치에서는 난방 운전 시, 실외 열교환기에의 착상에 기인하는 소음이 발생하기 쉬운 상태에서도, 실외 팬의 회전수의 저하에 의해 실외 팬의 소음이 저하하므로, 공기 조화 장치 전체로서의 소음의 증대가 억제된다. 또한, 난방 능력의 저하는 압축기의 운전 주파수를 높이는 것에 의해 억제된다. 또한, 압축기의 운전 주파수의 증가에 의해 압축기의 소음은 증대하지만, 실외 팬의 소음이 저하하므로, 공기 조화 장치 전체로서의 소음의 증대가 억제된다. 또한, 압축기의 운전 주파수의 상승량에 따라서 소음이 증대하지만, 그 증대분이 해소될 정도로 실외 팬의 회전수가 저감되므로, 공기 조화 장치 전체의 소음이 거의 일정하게 유지된다.

제1 발명에 따른 공기 조화 장치는, 제어부가 난방 운전 개시 후의 경과 시간을 계시하고, 착상 시 운전 제어의 실행 중에 그 경과 시간이 소정 시간에 도달하고, 냉매의 증발 온도가 소정 온도에 달했을 때, 실외 열교환기의 착상을 해소하기 위한 제상 운전 제어를 실행한다.

이 공기 조화 장치에서는 착상 시 운전 제어가 제상 운전 개시 직전까지 실행되므로, 유저에게 난방 부족을 느끼게 하기 어렵다.

제2 발명에 따른 공기 조화 장치는 제1 발명에 따른 공기 조화 장치로서, 실외 온도를 검출하는 제1 온도 센서와, 실외 열교환기의 온도를 검출하는 제2 온도 센서를 더 구비하고 있다. 제어부는 제1 온도 센서의 검출값과 제2 온도 센서의 검출값의 차이를 감시하고, 그 차가 증가했을 때 실외 열교환기에의 착상이 증가했다고 판정한다.

이 공기 조화 장치에서는 난방 운전 시, 실외 열교환기가 착상하고 있지 않은 상태에서는, 냉매의 증발 온도와 실외 온도의 차이가 거의 일정하므로, 실외 온도와 실외 열교환기와의 온도차가 확대되었을 때는, 착상에 의해 증발 온도가 저하하고 있다고 추정된다. 따라서, 실외 온도와 실외 열교환기의 온도차를 감시함으로써, 실외 열교환기에의 착상 증대가 용이하게 판정된다.

제3 발명에 따른 공기 조화 장치는 제2 발명에 따른 공기 조화 장치로서, 실내 열교환기의 온도를 검출하는 제3 온도 센서를 더 구비하고 있다. 제어부는 제3 온도 센서를 통하여 실내 열교환기의 온도를 감시하고, 착상 시 운전 제어의 실행 시, 실내 열교환기의 온도의 저하량에 따라서 압축기의 운전 주파수를 높인다.

이 공기 조화 장치에서는 난방 운전 시, 난방 능력의 저하가 응축 온도의 저하가 되어서 나타나므로, 실내 열교환기의 온도의 저하량에 따라서 압축기의 운전 주파수를 높이는 것에 의해 난방 능력의 저하가 억제된다.

제4 발명에 따른 공기 조화 장치는 제3 발명에 따른 공기 조화 장치로서, 제어부에는 압축기의 운전 주파수가 단계적으로 변경되기 위한 단계마다의 변경량이 미리 설정되어 있고, 실내 열교환기의 온도가 소정량 저하할 때마다, 압축기의 운전 주파수가 현 단계보다 하나 위의 단계가 되기 위한 변경량만큼 상승한다.

이 공기 조화 장치에서는 통상 운전에서 압축기의 운전 주파수는 부하에 따라서 단계적으로 증감되도록 운전 주파수가 복수의 단계로 설정되어 있고, 착상 시 운전 제어 시에 그 단계가 적용되도록 설계되므로, 제어 설계가 용이해진다.

제5 발명에 따른 공기 조화 장치는 제2 발명에 따른 공기 조화 장치로서, 압력 센서를 더 구비하고 있다. 압력 센서는 압축기의 토출측에 위치하여 고압측 압력을 검출한다. 제어부는 압력 센서를 통하여 고압측 압력을 감시하고, 착상 시 운전 제어의 실행 시, 고압측 압력의 저하량에 따라서 압축기의 운전 주파수를 높인다.

이 공기 조화 장치에서는 난방 운전 시, 난방 능력의 저하가 고압측 압력의 저하가 되어서 나타나므로, 고압측 압력의 저하량에 따라서 압축기의 운전 주파수를 높이는 것에 의해 난방 능력의 저하가 억제된다.

제6 발명에 따른 공기 조화 장치는 제5 발명에 따른 공기 조화 장치로서, 제어부에는 압축기의 운전 주파수가 단계적으로 변경되기 위한 단계마다의 변경량이 미리 설정되어 있다. 압축기의 운전 주파수는 고압측 압력이 소정량 저하할 때마다, 현 단계보다 하나 위의 단계가 되기 위한 변경량만큼 상승한다.

이 공기 조화 장치에서는 통상 운전에서 압축기의 운전 주파수는 부하에 따라서 단계적으로 증감되도록 운전 주파수가 복수의 단계로 설정되어 있고, 착상 시 운전 제어 시에 그 단계가 적용되도록 설계되므로, 제어 설계가 용이해진다

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제1 발명에 따른 공기 조화 장치에서는 난방 운전 시, 실외 열교환기에의 착상에 기인하는 소음이 발생하기 쉬운 상태에서도 실외 팬의 소음이 저하하므로, 공기 조화 장치 전체로서의 소음의 증대가 억제된다. 또한, 착상에 의한 난방 능력의 저하가 압축기의 운전 주파수를 높이는 것에 의해 억제된다. 또한, 압축기의 운전 주파수의 상승량에 따라서 소음이 증대하는데, 그의 증대분이 해소될 정도로 실외 팬의 회전수가 저감되므로, 공기 조화 장치 전체의 소음이 거의 일정하게 유지된다.

제1 발명에 따른 공기 조화 장치에서는 착상 시 운전 제어가 제상 운전 개시 직전까지 실행되므로, 유저에 난방 부족을 느끼게 하기 어렵다.

제2 발명에 따른 공기 조화 장치에서는 실외 온도와 실외 열교환기의 온도차를 감시함으로써, 실외 열교환기에의 착상 증대가 용이하게 판정된다.

제3 발명에 따른 공기 조화 장치에서는 난방 운전 시, 난방 능력의 저하가 응축 온도의 저하가 되어서 나타나므로, 실내 열교환기의 온도의 저하량에 따라서 압축기의 운전 주파수를 높이는 것에 의해 난방 능력의 저하가 억제된다.

제4 발명에 따른 공기 조화 장치에서는 통상 운전으로 압축기의 운전 주파수는 부하에 따라서 단계적으로 증감되도록 운전 주파수가 복수의 단계로 설정되어 있고, 착상 시 운전 제어 시에 그 단계가 적용되도록 설계되므로, 제어 설계가 용이해진다.

제5 발명에 따른 공기 조화 장치에서는 난방 운전 시, 난방 능력의 저하가 고압측 압력의 저하가 되어서 나타나므로, 고압측 압력의 저하량에 따라서 압축기의 운전 주파수를 높이는 것에 의해 난방 능력의 저하가 억제된다.

제6 발명에 따른 공기 조화 장치에서는 통상 운전으로 압축기의 운전 주파수는 부하에 따라서 단계적으로 증감되도록 운전 주파수가 복수의 단계로 설정되어 있고, 착상 시 운전 제어 시에 그 단계가 적용되도록 설계되므로, 제어 설계가 용이해진다.

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도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 공기 조화 장치의 구성도.
도 2는 착상 시에 통상 제어한 경우의, 실외 팬 입력과, 실외 팬 회전수와, 실외 팬 송풍음과의 관계를 표현한 그래프.
도 3은 난방 운전 제어 개시부터 제상 운전 제어까지의 동작 흐름도.
도 4는 난방 운전 개시 후의 경과 시간과 실내 열교환기 온도와 압축기의 운전 주파수와의 관계를 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명의 제1 변형예에 따른 공기 조화 장치의 난방 운전 제어 개시부터 제상 운전 제어까지의 동작 흐름도.
도 6은 본 발명의 제2 변형예에 따른 공기 조화 장치의 난방 운전 제어 개시부터 제상 운전 제어까지의 동작 흐름도.
도 7은 제2 실시 형태에 따른 공기 조화 장치에 있어서, 난방 운전 개시 후의 경과 시간과 실내 열교환기 온도와 압축기의 운전 주파수와의 관계를 나타내는 그래프.
도 8은 제2 실시 형태의 변형예에 따른 공기 조화 장치에 있어서, 난방 운전 개시 후의 경과 시간과 고압측 압력과 압축기의 운전 주파수와의 관계를 나타내는 그래프.

이하 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는 본 발명의 구체예로서, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것이 아니다.

〔제1 실시 형태〕

<공기 조화 장치의 구성>

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 공기 조화 장치의 구성도이다. 도 1에 있어서, 공기 조화 장치(1)는 실외 유닛(2)과 실내 유닛(3)을 구비하고 있다. 또한, 실내 유닛(3)은 복수대이어도 된다.

이 공기 조화 장치(1)는 냉매가 충전된 냉매 회로(10)를 구비하고 있다. 냉매 회로(10)는 실외 유닛(2)에 수용된 실외측 회로와, 실내 유닛(3)에 수용된 실내측 회로를 구비하고 있다. 실외측 회로와 실내측 회로는 가스측 연락 배관(17a) 및 액측 연락 배관(17b)에 의해 접속되어 있다.

<실외 유닛의 구성>

실외 유닛(2)에 있어서의 실외측 회로에는, 압축기(11), 사방 전환 밸브(12), 실외 열교환기(13), 및 팽창 밸브(14)가 접속되어 있다. 실외측 회로의 일단부에는 액측 연락 배관(17b)이 접속되는 액측 폐쇄 밸브(19)가 설치되어 있다. 실외측 회로의 타단부에는, 가스측 연락 배관(17a)이 접속되는 가스측 폐쇄 밸브(18)가 설치되어 있다.

압축기(11)의 토출측은 사방 전환 밸브(12)의 제1 포트(P1)에 접속되어 있다. 압축기(11)의 흡입측은 어큐뮬레이터(20)를 끼워서 사방 전환 밸브(12)의 제3 포트(P3)에 접속되어 있다. 어큐뮬레이터(20)는 액 냉매와 가스 냉매를 분리한다.

실외 열교환기(13)는 크로스 핀식의 핀 앤드 튜브형 열교환기이다. 이 실외 열교환기(13)의 근방에는, 실외 공기를 보내기 위한 실외 팬(23)이 설치되어 있다. 실외 열교환기(13)의 일단부측은 사방 전환 밸브(12)의 제4 포트(P4)에 접속되어 있다. 실외 열교환기(13)의 타단부측은 감압 수단인 팽창 밸브(14)에 접속되어 있다.

팽창 밸브(14)는 개방도 가변의 전자 팽창 밸브로서, 액측 폐쇄 밸브(19)에 접속되어 있다. 또한, 사방 전환 밸브(12)의 제2 포트(P2)는 가스측 폐쇄 밸브(18)에 접속되어 있다.

사방 전환 밸브(12)는 제1 포트(P1)와 제4 포트(P4)가 서로 연통하고 제2 포트(P2)와 제3 포트(P3)가 서로 연통하는 제1 상태(도 1의 실선으로 나타내는 상태)와, 제1 포트(P1)와 제2 포트(P2)가 서로 연통하고 제3 포트(P3)와 제4 포트(P4)가 서로 연통하는 제2 상태(도 1이 점선으로 나타내는 상태)가 전환 가능하게 되어 있다.

<실내 유닛의 구성>

실내측 회로에는 실내 열교환기(15)가 설치되어 있다. 실내 열교환기(15)는 크로스 핀식의 핀 앤드 튜브형 열교환기이다. 이 실내 열교환기(15)의 근방에는 실내 열교환기(15)에 실내 공기를 보내기 위한 실내 팬(33)이 설치되어 있다.

<각종 센서>

공기 조화 장치(1)에는, 서미스터로 이루어지는 실외 온도 센서(101), 실외 열교환기 온도 센서(102), 및 실내 열교환기 온도 센서(103)가 설치되어 있다. 실외 온도 센서(101)는 실외 유닛(2)의 주위 온도를 검지한다. 실외 열교환기 온도 센서(102)는 실외 열교환기(13)에 설치되고, 실외 열교환기(13)의 소정 영역을 흐르는 냉매의 온도를 검지한다. 그리고, 이것들의 온도 센서의 측정값에 기초하여, 제어부(4)가 공기 조화 장치(1)를 운전 제어한다.

<공기 조화 장치의 동작>

공기 조화 장치기(1)에서는, 사방 전환 밸브(12)에 의해 냉방 운전 및 난방 운전 중 어느 한쪽으로 전환하는 것이 가능하다.

(냉방 운전)

냉방 운전에서는, 사방 전환 밸브(12)가 제1 상태(도 1의 실선)로 설정된다. 이 상태에서 압축기(11)를 운전하면, 냉매 회로(10)에서는 실외 열교환기(13)가 응축기가 되고, 실내 열교환기(15)가 증발기가 되는 증기 압축 냉동 사이클이 행해진다.

압축기(11)로부터 토출된 고압의 냉매는, 실외 열교환기(13)에서 실외 공기와 열교환하여 응축한다. 실외 열교환기(13)를 통과한 냉매는, 팽창 밸브(14)를 통과할 때에 감압되고, 그 후에 실내 열교환기(15)에서 실내 공기와 열교환하여 증발한다. 실내 열교환기(15)를 통과한 냉매는, 압축기(11)에 흡입되어서 압축된다.

(난방 운전)

난방 운전에서는, 사방 전환 밸브(12)가 제2 상태(도 1의 점선)로 설정된다. 그리고, 이 상태에서 압축기(11)를 운전하면, 냉매 회로(10)에서는, 실외 열교환기(13)가 증발기가 되고, 실내 열교환기(15)가 응축기가 되는 증기 압축 냉동 사이클이 행해진다.

압축기(11)로부터 토출된 고압의 냉매는 실내 열교환기(15)에서 실내 공기와 열교환하여 응축한다. 응축한 냉매는 팽창 밸브(14)를 통과할 때에 감압된 후, 실외 열교환기(13)에서 실외 공기와 열교환하여 증발한다. 실외 열교환기(13)를 통과한 냉매는 압축기(11)에 흡입되어서 압축된다.

<실외 팬>

실외 팬(23)은 모터(23a)를 갖고 있다. 모터(23a)는 고수명의 DC 브러시리스 모터이며, 전원 입력 1 사이클 중의 온 시간 비율(DUTY비)을 제어(DUTY 제어)함으로써 회전수를 변경할 수 있다. 예를 들어, 실외 열교환기(13)의 착상에 의해 통풍 저항이 증가하면 실외 팬(23)의 회전수가 저하하는데, DUTY비를 증가시켜 가면, 실외 팬(23)의 모터(23a)에 공급되는 입력이 증가하므로, 실외 팬(23)의 회전수가 증가한다.

통상 제어에서는, 실외 팬(23)의 회전수를 일정하게 유지하기 위하여 입력을 증감하고 있고, 회전수의 증감에 대하여, 실외 팬 입력을 증감해서 일정 회전수를 유지하려고 한다. 도 2는 「착상 시에 통상 제어한 경우의, 실외 팬 입력과, 실외 팬 회전수와, 실외 팬 송풍음의 관계」를 표현한 그래프로서, 횡축은 난방 운전 개시 후의 경과 시간을 나타내고, 종축은 아래부터 순서대로, 실외 팬 입력, 실외 팬 회전수, 실외 팬 송풍음을 나타낸다. 난방 운전이 개시되고 나서 소정 시간 TD가 지날 때에는, 실외 열교환기(13)의 착상이 시작되고, 통풍 저항이 증가하기 시작한다. 통상 제어이면, 통풍 저항으로 회전수가 떨어지지 않도록, 실외 팬 입력을 증가시켜서 실외 팬(23)의 회전수를 일정하게 유지하려고 한다. 이로 인해, 송풍음이 급격하게 증대한다.

<난방 운전 제어 개시부터 제상 운전 제어 개시까지의 동작 플로우>

도 3은 난방 운전 제어 개시부터 제상 운전 제어까지의 동작 흐름도이다. 난방 운전이 개시되면, 제어부(4)는 스텝 S1에서 난방 운전 개시 후의 경과 시간 TD의 계시를 개시하고, 스텝 S2로 진행한다. 제어부(4)는 스텝 S2에서 압축기(11)가 목표 회전수에 도달할 때까지의 일정 시간(TD0) 대기한 후, 스텝 S3로 진행하여 변수 X를 a로 설정한다. 변수 X는 실외 온도 To와 실외 열교환기 온도 Te의 차에 소정량을 첨가한 값이 입력되는데, 실외 열교환기(13)가 착상하고 있지 않은 때는 실외 온도 To와 실외 열교환기 온도 Te의 차는 일정하므로, 그것보다 약간 높은 온도 a가 초기값으로서 설정된다.

제어부(4)는 스텝 S4에서 실외 온도 센서(101)를 통하여 실외 온도 To를 검출하고, 스텝 S5로 진행한다. 제어부(4)는 스텝 S5에서 실외 열교환기 온도 센서(102)를 통하여 실외 열교환기 온도 Te를 검출하고, 스텝 S6으로 진행한다. 제어부(4)는 스텝 S6에서 실외 온도 To와 실외 열교환기 온도 Te의 차이가 X 이상으로 되었는지의 여부를 판정한다.

제어부(4)는 스텝 S6에서 "예"라고 판정했을 때 스텝 S7로 진행하고, "아니오"라고 판정했을 때는 스텝 S4로 복귀된다. 실외 열교환기(13)가 착상하고 있지 않은 때는, X=a인채이므로, 스텝 S1 내지 스텝 S6까지의, 소위 통상의 난방 운전 제어가 계속된다.

제어부(4)는 스텝 S7에서 변수 X를 스텝 S6에서 구한 To-Te에 소정량 s를 첨가한 값(To-Te+s)로 설정하고, 스텝 S8로 진행한다. 실외 온도 To와 실외 열교환기 온도 Te의 차이가 a를 상회하고 있을 때는, 냉매의 증발 온도가 내려가고 있으므로, 실외 열교환기(13)에의 착상이 발생하고 있다고 판단된다. 이후, 제어부(4)는 실외 온도 To와 실외 열교환기 온도 Te의 차이가 소정량 s씩 저하할 때마다 변수 X를 재설정한다.

제어부(4)는 스텝 S8에서 난방 운전 개시 후의 경과 시간 TD가 소정 시간 TD1에 도달했는지의 여부를 판정하고, "예"라고 판정했을 때는 스텝 S9로 진행하고, "아니오"라고 판정했을 때는 스텝 S4로 복귀된다. 제어부(4)가 TD>TD1을 판정하는 이유는, 일정한 운전 효율을 확보하기 위해서이다. 또한, 정미 난방 운전 시간과 제상 운전 시간과의 합계를 총 난방 운전 시간으로 했을 때, 운전 효율은 정미 난방 운전 시간과 총 난방 운전 시간의 비이다.

제어부(4)는 스텝 S9에서 압축기(11)의 운전 주파수를 소정량 상승시킨다. 제어부(4)가 스텝 S9를 실행하는 목적은, 운전 효율을 확보하기 위한 소정 시간 TD1이 경과하고 나서 제상 운전 제어에 전환할 때까지의 동안, 난방 능력의 저하를 억제하는 것이다. 제어부(4)에는 압축기(11)의 운전 주파수가 단계적으로 변경되도록, 단계마다의 변경량이 미리 설정되어 있고, 제어부(4)가 압축기(11)의 운전 주파수를 상승시킬 때, 운전 주파수가 현재의 단계보다 하나 위의 단계가 되기 위한 변경량만큼 상승시킨다.

제어부(4)는 스텝 S10에서 실외 팬(23)의 회전수를 소정량 강하시킨다. 제어부(4)가 스텝 S10을 실행하는 목적은, 압축기(11)의 운전 주파수가 상승함으로써 증대한 소음을, 실외 팬(23)의 회전 소리를 저감함으로써 상쇄하는 것이다. 따라서, 압축기(11)의 운전 주파수가 증가하여 소음이 커지지만, 실외 팬(23)의 회전수가 줄어들어서 소음이 작아지므로, 공기 조화 장치(1)의 소음은 거의 일정하게 유지된다.

제어부(4)는 스텝 S11에서 외열교환기 온도 Te가 소정의 산출값 이하로 되었는지 여부를 판정하고, "예"라고 판정했을 때는 스텝 S12로 진행하여 제상 운전 제어를 개시하고, "아니오"라고 판정했을 때는 스텝 S4로 복귀된다. 소정의 산출값이란 실외 온도 To에 기초하여 산출된 값(αTo-β+γ)으로서, 간단히 실외 온도 To가 낮을 때에 실외 열교환기(13)에의 착상이 발생하는 것이 아니고, 습도 등의 다른 요인이 고려된 산출값이다.

(압축기의 운전 주파수의 상승과 실내 열교환기 온도와의 관계)

도 3의 스텝 S4 내지 스텝 S10에 나타낸 바와 같이, 제어부(4)는 실외 온도 To와 실외 열교환기 온도 Te의 차이가 소정량 s를 초과할 때마다 압축기(11)의 운전 주파수를 높이고, 실외 팬(23)의 회전수를 낮추고 있다. 도 4는 난방 운전 개시 후의 경과 시간과 실내 열교환기 온도와 압축기의 운전 주파수와의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 4에는, 실외 팬(23)의 회전수의 강하의 모습을 점선으로 나타내고 있지만, 어디까지나 개념을 표시하고 있어, 도 4 우측의 주파수 수치와는 일치하고 있지 않다.

도 4에 있어서, 난방 운전 개시 후, 소정 시간 TD1이 경과했을 때, 실내 열교환기 온도 Ti의 저하가 이미 시작되고 있다. 이것은, 실외 열교환기(13)에의 착상량이 증가하고, 냉매의 증발 온도가 저하하고 있기 때문이다. 제어부(4)가 압축기(11)의 운전 주파수를 한 단계 위의 레벨까지 높이는 것에 의해 냉매의 응축 온도가 상승하므로 실내 열교환기 온도 Ti의 상승으로서 나타난다. 가령, 제어부(4)가 압축기(11)의 운전 주파수를 높이지 않으면, 실내 열교환기 온도 Ti는 도 2가 이점쇄선으로 나타내진 구배를 따라 저하하므로, 난방 능력도 저하한다.

제어부(4)는 압축기(11)의 운전 주파수의 상승에 의한 소음의 증대분을 상쇄하기 위해서, 실외 팬(23)의 회전수를 한 단계 아래의 레벨까지 낮춘다. 이러한 동작이 제상 운전 제어가 개시될때까지 반복된다. 또한, 설명의 편의상, 난방 운전 개시 후, 소정 시간 TD1이 경과하고 나서 제상 운전 제어가 개시될 때까지의 제어를 착상 시 운전 제어라고 부른다.

<특징>

(1)

공기 조화 장치(1)에서는, 제어부(4)의 판정부(43)는 실외 온도 To와 실외 열교환기 온도 Te의 차이가 증가했을 때, 실외 열교환기(13)에의 착상이 증가했다고 판정하고, 실내 열교환기(15)의 온도의 저하량에 따라서 압축기(11)의 운전 주파수를 높임과 함께 실외 팬(23)의 회전수를 낮추는 착상 시 운전 제어를 실행한다. 제어부(4)에는 압축기(11)의 운전 주파수가 단계적으로 변경되기 위한 단계마다의 변경량이 미리 설정되어 있고, 제어부(4)는 실내 열교환기(15)의 온도가 소정량 저하할 때마다, 압축기(11)의 운전 주파수가 현 단계보다 하나 위의 단계가 되기 위한 변경량만큼 상승시키고, 그 변경량에 따라서 실외 팬(23)의 회전수를 낮춘다. 그 결과, 난방 운전 시, 실외 열교환기에의 착상에 의한 난방 능력의 저하가 억제된다. 또한, 압축기(11)의 운전 주파수의 증가에 의해 압축기(11)의 소음은 증대하는데, 실외 팬(23)의 회전수의 저하에 의해 실외 팬(23)의 소음이 저하하므로, 공기 조화 장치(1) 전체로서의 소음의 증대가 억제된다.

(2)

공기 조화 장치(1)에서는, 제어부(4)가 압축기(11) 기동 후의 경과 시간 TD를 계시하고, 착상 시 운전 제어의 실행 중에 그의 경과 시간 TD가 소정 시간 TD1에 도달하고, 냉매의 증발 온도, 즉 실외 열교환기 온도 Te가 소정 온도 이하로 되었을 때, 실외 열교환기(13)의 착상을 해소하기 위한 제상 운전 제어를 실행한다. 그 결과, 착상 시 운전 제어가 제상 운전 개시 직전까지 실행되므로, 유저에 난방 부족을 느끼게 하기 어렵다.

<제1 변형예>

상기 실시 형태에서는, 제어부(4)는 착상 시 운전 제어 시, 실외 온도 To와 실외 열교환기 온도 Te의 차를 감시하면서, 압축기(11) 및 실외 팬(23)을 제어하고 있지만, 다른 방법으로서, 실내 열교환기 온도 Ti를 감시하면서 압축기(11) 및 실외 팬(23)을 제어해도 된다.

도 5는 본 발명의 제1 변형예에 따른 공기 조화 장치의 난방 운전 제어 개시부터 제상 운전 제어까지의 동작 흐름도이다. 도 5에 있어서, 제어부(4)는 스텝 S31에서 난방 운전 개시 후의 경과 시간 TD의 계시를 개시하고, 스텝 S32로 진행한다. 제어부(4)는 스텝 S32에서 압축기(11)가 목표 회전수에 도달할 때까지의 일정 시간(TD0) 대기한 후, 스텝 S33로 진행하여 변수 Y를 b로 설정한다. 변수 Y는 실내 열교환기 온도 Ti에 소정량 t를 첨가한 값이 입력되는데, 실외 열교환기(13)가 착상하고 있지 않은 때는 실내 열교환기 온도 Ti가 일정하므로, 초기값으로서 냉매의 응축 온도보다 약간 낮은 온도 b가 설정된다.

제어부(4)는 스텝 S34에서 실내 열교환기 온도 센서(103)를 통하여 실내 열교환기 온도 Ti를 검출하고, 스텝 S35로 진행한다. 제어부(4)는 스텝 S35에서 실내 열교환기 온도 Ti가 Y 이하로 되었는지 여부를 판정한다.

제어부(4)는 스텝 S35에서 "예"라고 판정했을 때 스텝 S36로 진행하고, "아니오"라고 판정했을 때는 스텝 S34로 복귀된다. 실외 열교환기(13)가 착상하고 있지 않은 때는, Y=b인채이므로, 스텝 S31 내지 스텝 S35까지의, 소위 통상의 난방 운전 제어가 계속된다.

제어부(4)는 스텝 S36에서 변수 Y를 실내 열교환기 온도 Ti에 소정량 t를 첨가한 값(Ti+t)로 설정하고, 스텝 S37로 진행한다. 실내 열교환기 온도 Ti가 b 이하로 되었을 때는, 실외 열교환기(13)에의 착상이 증대한 영향으로 응축 온도가 저하하고 있다고 판단된다. 이후, 제어부(4)는 실내 열교환기 온도 Ti가 소정량 t 저하할 때마다 변수 Y를 재설정한다.

제어부(4)는 스텝 S37에서 난방 운전 개시 후의 경과 시간 TD가 소정 시간 TD1에 도달했는지의 여부를 판정하고, "예"라고 판정했을 때는 스텝 S38로 진행하고, "아니오"라고 판정했을 때는 스텝 S34로 복귀된다.

제어부(4)는 스텝 S38에서 압축기(11)의 운전 주파수를 소정량 상승시키고, 스텝 S39에서 실외 팬(23)의 회전수를 소정량 강하시킨다. 제어부(4)는 스텝 S40에서 실외 온도 센서(101)를 통하여 실외 온도 To를 검출하고, 스텝 S41에서 실외 열교환기 온도 센서(102)를 통하여 실외 열교환기 온도 Te를 검출한다.

제어부(4)는 스텝 S42에서 실외 열교환기 온도 Te가 산출값(αTo-β+γ) 이하로 되었는지 여부를 판정하고, "예"라고 판정했을 때는 제상 운전 제어를 개시하고, "아니오"라고 판정했을 때는 스텝 S34로 복귀된다.

이상과 같이, 제어부(4)는 실내 열교환기 온도 Ti를 감시하면서 압축기(11) 및 실외 팬(23)을 제어할 수 있고, 상기 실시 형태와 동등한 효과를 발휘할 수 있다.

<제2 변형예>

제1 변형예에서는, 제어부(4)는 실내 열교환기 온도 Ti를 감시하면서, 압축기(11) 및 실외 팬(23)을 제어하고 있지만, 실내 열교환기 온도 Ti 대신 고압측 압력 Ph를 감시하면서 압축기(11) 및 실외 팬(23)을 제어해도 된다.

도 6은 본 발명의 제2 변형예에 따른 공기 조화 장치의 난방 운전 제어 개시부터 제상 운전 제어까지의 동작 흐름도이다. 도 6에 있어서, 제어부(4)는 스텝 S51에서 난방 운전 개시 후의 경과 시간 TD의 계시를 개시하고, 스텝 S52로 진행한다. 제어부(4)는 스텝 S52에서 압축기(11)가 목표 회전수에 도달할 때까지의 일정 시간(TD0) 대기한 후, 스텝 S53로 진행하여 변수 Z를 c로 설정한다. 변수 Z는 고압측 압력 Ph에 소정량 p를 첨가한 값이 입력되는데, 실외 열교환기(13)가 착상하고 있지 않은 때는 고압측 압력 Ph는 일정하므로, 초기값으로서 냉매의 응축 압력보다 약간 낮은 압력 c가 설정된다.

제어부(4)는 스텝 S54에서 토출측 압력 센서(111)를 통하여 고압측 압력 Ph를 검출하고, 스텝 S55로 진행한다. 제어부(4)는 스텝 S55에서 고압측 압력 Ph가 Z 이하인지의 여부를 판정한다.

제어부(4)는 스텝 S55에서 "예"라고 판정했을 때 스텝 S56로 진행하고, "아니오"라고 판정했을 때는 스텝 S54로 복귀된다. 실외 열교환기(13)가 착상하고 있지 않은 때는, Z=c인채이므로, 스텝 S51 내지 스텝 S55까지의, 소위 통상의 난방 운전 제어가 계속된다.

제어부(4)는 스텝 S56에서 변수 Z를 고압측 압력 Ph에 소정량 p를 첨가한 값(Ph+p)으로 설정하고, 스텝 S57로 진행한다. 고압측 압력 Ph가 c 이하로 되었을 때는, 실외 열교환기(13)에의 착상이 증대한 영향으로 응축 압력이 저하하고 있다고 판단된다. 이후, 제어부(4)는 고압측 압력 Ph가 소정량 p 저하할 때마다 변수 Z를 재설정한다.

제어부(4)는 스텝 S57에서 난방 운전 개시 후의 경과 시간 TD가 소정 시간 TD1에 도달했는지의 여부를 판정하고, "예"라고 판정했을 때는 스텝 S58로 진행하고, "아니오"라고 판정했을 때는 스텝 S54로 복귀된다.

제어부(4)는 스텝 S58에서 압축기(11)의 운전 주파수를 소정량 상승시키고, 스텝 S59에서 실외 팬(23)의 회전수를 소정량 강하시킨다. 제어부(4)는 스텝 S60에서 실외 온도 센서(101)를 통하여 실외 온도 To를 검출하고, 스텝 S61에서 실외 열교환기 온도 센서(102)를 통하여 실외 열교환기 온도 Te를 검출한다.

제어부(4)는 스텝 S62에서 실외 열교환기 온도 Te가 산출값(αTo-β+γ) 이하로 되었는지 여부를 판정하고, "예"라고 판정했을 때는 제상 운전 제어를 개시하고, "아니오"라고 판정했을 때는 스텝 S54로 복귀된다.

이상과 같이, 제어부(4)는 고압측 압력 Ph를 감시하면서 압축기(11) 및 실외 팬(23)을 제어할 수 있고, 상기 실시 형태 및 제1 변형예와 동등한 효과를 발휘할 수 있다.

〔제2 실시 형태〕

상기 실시 형태, 제1 변형예 및 제2 변형예에서는, 압축기(11)의 운전 주파수를 높이고 나서, 실외 팬(23)의 회전수를 낮추고 있지만, 거기에 한정되지 않고, 실외 팬(23)의 회전수를 낮추고 나서, 압축기(11)의 운전 주파수를 낮추어도 된다. 즉, 실외 팬(23)의 회전수를 낮추는 것에 의해 소음이 저하하고, 그의 저하분만큼 소음에 여유값이 발생한다. 그 후, 예를 들어, 실외 온도 To와 실외 열교환기 온도 Te의 차이, 또는, 실내 열교환기 온도 Ti, 또는, 고압측 압력 Ph를 감시하면서, 소음을 높여도 상관없는 여유값만큼 압축기(11)의 운전 주파수를 높인다. 이렇게 제어함으로써, 공기 조화 장치(1) 전체적으로 소음이 일정하게 유지된다. 이하, 도 7, 도 8을 참조하면서 설명한다.

도 7은 제2 실시 형태에 따른 공기 조화 장치에 있어서, 난방 운전 개시 후의 경과 시간과 실내 열교환기 온도와 압축기의 운전 주파수와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 7에 있어서, 실외 열교환기(13)에의 착상이 발생하고 있다고 판단되어, 난방 운전 개시 후의 경과 시간 TD가 소정 시간 TD1에 도달했을 때, 실외 팬(23)이 소정의 회전수까지 낮아진다.

이에 의해, 실외 팬(23)에 기인하는 소음이 저하하고, 그의 저하분만큼 소음에 여유값이 발생한다. 그 후, 실내 열교환기 온도 Ti를 감시하면서, 실내 열교환기 온도 Ti가 ΔT 저하했을 때, 소음을 높여도 상관없는 여유값의 범위 내에 들어가도록 압축기(11)의 운전 주파수를 높이고, 실내 열교환기 온도 Ti를 거의 일정한 값으로 유지한다. 또한, ΔTi는 3K가 바람직하다.

또한, 제어부(4)에는 압축기(11)의 운전 주파수가 단계적으로 변경되도록, 단계마다의 변경량이 미리 설정되어 있고, 제어부(4)가 압축기(11)의 운전 주파수를 상승시킬 때, 운전 주파수가 현재의 단계보다 하나 위의 단계가 되기 위한 변경량만큼 상승시킨다.

<변형예>

또한, 도 8은, 제2 실시 형태의 변형예에 따른 공기 조화 장치에 있어서, 난방 운전 개시 후의 경과 시간과 고압측 압력과 압축기의 운전 주파수와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 8에 있어서, 실외 열교환기(13)에의 착상이 발생하고 있다고 판단되어, 난방 운전 개시 후의 경과 시간 TD가 소정 시간 TD1에 도달했을 때, 실외 팬(23)이 소정의 회전수까지 낮아진다.

이에 의해 실외 팬(23)에 기인하는 소음이 저하하고, 그의 저하분만큼 소음에 여유값이 발생한다. 그 후, 고압측 압력 Ph를 감시하면서, 고압측 압력 Ph가 ΔP 저하했을 때, 소음을 높여도 상관없는 여유값의 범위 내에 들어가도록, 압축기(11)의 운전 주파수를 높이고, 고압측 압력 Ph를 거의 일정한 값으로 유지한다. 또한, ΔP는 0.2 MPa가 바람직하다.

이상과 같이, 제2 실시 형태, 및 제2 실시 형태의 변형예에서는, 공기 조화 장치(1) 전체적으로 소음이 일정하게 유지될 뿐만 아니라, 난방 능력의 과도한 저하가 억제된다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 통상이라면 착상에 의해 난방 능력이 저하하는 기간, 착상 시 운전 제어에 의해 난방 능력의 저하가 억제되므로, 증기 압축식 냉동 사이클을 이용한 공기 조화 장치 전반에 유용하다.

1: 공기 조화 장치
4: 제어부
11: 압축기
13: 실외 열교환기
14: 팽창 밸브(감압기)
15: 실내 열교환기
23: 실외 팬
43: 판정부
101: 실외 온도 센서(제1 온도 센서)
102: 실외 열교환기 온도 센서(제2 온도 센서)
103: 실내 열교환기 온도 센서(제3 온도 센서)

Claims

난방 운전 시에 압축기(11), 실내 열교환기(15), 감압기(14), 실외 열교환기(13)의 순으로 냉매가 순환하는 증기 압축식 냉동 사이클을 이용한 공기 조화 장치이며,
상기 실외 열교환기(13)에 송풍하는 실외 팬(23)과,
상기 난방 운전 시에 상기 실외 열교환기(13)에의 착상(着霜)이 증가했는지의 여부를 판정하는 판정부(43)를 갖고, 상기 압축기(11)의 운전 주파수 및 상기 실외 팬(23)의 회전수를 제어하는 제어부(4)를 구비하고,
상기 제어부(4)는, 상기 판정부(43)가 상기 실외 열교환기(13)에의 착상이 증가했다고 판정했을 때, 상기 실외 팬(23)의 회전수를 낮추고, 그것과 동시에, 또는, 그 후 소정의 능력 저하가 있었을 때에, 상기 압축기(11)의 운전 주파수를 높이는 착상 시 운전 제어를 실행하며,
또한, 상기 제어부(4)는, 상기 착상 시 운전 제어를 실행 시, 상기 압축기(11)의 운전 주파수의 상승량에 따라서 상기 실외 팬(23)의 회전수를 낮추고,
또한, 상기 제어부(4)는, 난방 운전 개시 후의 경과 시간을 계시하고, 상기 착상 시 운전 제어를 실행중에 상기 경과 시간이 소정 시간에 도달하고, 냉매의 증발 온도가 소정 온도에 도달할 때, 상기 실외 열교환기(13)의 착상을 해소하기 위한 제상 운전 제어를 실행하는, 공기 조화 장치(1).
제1항에 있어서, 실외 온도를 검출하는 제1 온도 센서(101)와,
상기 실외 열교환기(13)의 온도를 검출하는 제2 온도 센서(102)를 더 구비하고,
상기 제어부(4)는, 상기 제1 온도 센서(101)의 검출값과 상기 제2 온도 센서(102)의 검출값의 차이를 감시하고, 상기 차이가 증가했을 때 상기 실외 열교환기(13)에의 착상이 증가했다고 판정하는, 공기 조화 장치(1).
제2항에 있어서, 상기 실내 열교환기(15)의 온도를 검출하는 제3 온도 센서(103)를 더 구비하고,
상기 제어부(4)는, 상기 제3 온도 센서(103)를 통하여 상기 실내 열교환기(15)의 온도를 감시하고, 상기 착상 시 운전 제어의 실행 시, 상기 실내 열교환기(15)의 온도의 저하량에 따라서 상기 압축기(11)의 운전 주파수를 높이는, 공기 조화 장치(1).
제3항에 있어서, 상기 제어부(4)에는 상기 압축기(11)의 운전 주파수가 단계적으로 변경되기 위한 단계마다의 변경량이 미리 설정되어 있고,
상기 실내 열교환기(15)의 온도가 소정량 저하할 때마다, 상기 압축기(11)의 운전 주파수가 현 단계보다 하나 위의 단계가 되기 위한 상기 변경량만큼 상승하는, 공기 조화 장치(1).
제2항에 있어서, 상기 압축기(11)의 토출측에 위치하여 고압측 압력을 검출하는 압력 센서(111)를 더 구비하고,
상기 제어부(4)는, 상기 압력 센서(111)를 통하여 상기 고압측 압력을 감시하고, 상기 착상 시 운전 제어의 실행 시, 상기 고압측 압력의 저하량에 따라서 상기 압축기(11)의 운전 주파수를 높이는, 공기 조화 장치(1).
제5항에 있어서, 상기 제어부(4)에는 상기 압축기(11)의 운전 주파수가 단계적으로 변경되기 위한 단계마다의 변경량이 미리 설정되어 있고,
상기 고압측 압력이 소정량 저하할 때마다, 상기 압축기(11)의 운전 주파수가 현 단계보다 하나 위의 단계가 되기 위한 상기 변경량만큼 상승하는, 공기 조화 장치(1).
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