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技術 空気調和機

出願人 三菱電機株式会社
発明者 月野秀輝
出願日 2014年4月16日 (6年0ヶ月経過) 出願番号 2014-084236
公開日 2015年11月16日 (4年5ヶ月経過) 公開番号 2015-203550
状態 特許登録済
技術分野 空調制御装置 気液分離装置、除霜装置、制御または安全装置
主要キーワード 温度差閾値 推定運転 算出間隔 設定台数 温度測定位置 運転制御情報 停止開度 運転開始操作
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年11月16日)のものです。
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図面 (20)

課題

1つの室外機に対して複数の室内機を備える構成において、暖房運転時における室外機の着霜の有無を判定して適切なタイミングで除霜運転移行することができる空気調和機を提供することを課題とする。

解決手段

室内機は自身の運転状態通知する運転状態通知を室外機に送信し、室外機は、運転状態通知から複数の室内機の各々の暖房運転台数判別し、暖房運転台数の変化時点から予め設定された時間経過した後に着霜判定を行う。

概要

背景

いわゆるマルチ形の空気調和機は、1つの室外機に対して複数の室内機を接続することができるため、室外機の設置スペースの限られたマンションなどでも多室空調が可能である。省スペース化が可能で外観意匠性が高く、コスト上も有利であることから、近年普及が進んでいる。

一般的に空気調和機は、暖房運転を続けると蒸発器となる室外熱交換器着霜する。室外熱交換器への着霜は熱交換率悪化の要因となり、暖房性能の低下を招く。マルチ形空気調和機の場合は1つの室外機に対して複数の室内機を接続することができるため、暖房運転時に凝縮機側の動作量が相対的に多くなりやすい。その結果、蒸発機側の蒸発圧力下がりやすく、着霜しやすいという問題がある。

運転中に低下した暖房性能を改善するため、室外熱交換器に付着したを溶かす除霜運転を実施する。除霜運転は、四方弁切り替えによって暖房冷房回路を切り替えることによってなされる。除霜運転中は冷房回路となるため、室内機熱交換器を暖かい冷媒が流れず、室温の低下を招くという問題がある。そのため、除霜運転は適切なタイミングで行いたい。

ところで、極低温の地域、例えば−7℃以下となるような地域では、特殊な環境でなければ高湿度とはならず、室外熱交換器に霜がつきにくい。室外機が湿度センサを備えていない場合には外気湿度計測することができないため、室外熱交換器に霜がついていないにもかかわらず、除霜運転を実施してしまうことがある。

従来、吐出冷媒温度を測定し、吐出冷媒温度の低下度が所定値以上になったときに、蒸発器の凍結を検知する冷凍装置の蒸発器の凍結検出装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

他にも、凝縮器凝縮温度を測定して、凝縮温度の時間変化量がある所定値よりも大きい状態が、あらかじめ設定された時間以上継続している場合に除霜運転を許可する空気調和機が提案されている(例えば、特許文献2参照)。

概要

1つの室外機に対して複数の室内機を備える構成において、暖房運転時における室外機の着霜の有無を判定して適切なタイミングで除霜運転に移行することができる空気調和機を提供することを課題とする。 室内機は自身の運転状態通知する運転状態通知を室外機に送信し、室外機は、運転状態通知から複数の室内機の各々の暖房運転台数判別し、暖房運転台数の変化時点から予め設定された時間経過した後に着霜判定を行う。

目的

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、1つの室外機に対して複数の室内機を備える構成において、暖房運転時における室外機の着霜の有無を判定して適切なタイミングで除霜運転に移行することができる空気調和機を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

複数の室内機と、前記室内機から送出された冷媒外気との間で熱交換する1つの室外熱交換器、及び前記室外熱交換器から出力される冷媒を圧縮して前記室内機に送出する圧縮機を備えた1つの室外機と、を含む空気調和機であって、前記室内機は、暖房運転していることを示す運転状態情報を前記室外機に送信する運転状態通知部を含み、前記室外機は、前記運転状態情報から前記室内機の暖房運転台数判別して前記暖房運転台数の変化時点から予め設定された時間経過した後に前記室外熱交換器への着霜を判定する着霜判定を行う着霜判定部と、前記着霜判定部によって着霜判定された場合に除霜運転を行う運転制御部と、を含むことを特徴とする空気調和機。

請求項2

前記着霜判定部は、前記予め設定された時間の経過後に、前記圧縮機の冷媒吐出温度時間的変化量が予め設定された閾値よりも大きいか否かの判定を開始し、当該時間的変化量が当該閾値よりも大きいと判別した場合に前記室外熱交換器に着霜が生じていると判定する吐出温度変化量判定手段を含むことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。

請求項3

前記着霜判定部は、前記暖房運転台数に応じた目標吐出温度を設定し、前記予め設定された時間の経過後に、前記圧縮機の冷媒吐出温度を測定して得られた測定吐出温度と前記目標吐出温度との差が閾値よりも大きいか否かの判定を開始し、当該差が当該閾値よりも大きい場合に前記室外熱交換器に着霜が生じていると判定する吐出温度差判定手段を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の空気調和機。

請求項4

前記目標吐出温度は、前記暖房運転台数が予め設定された台数に達するまで段階的に大きくなり、前記暖房運転台数が当該予め設定された台数以上は増加しないように設定されていることを特徴とする請求項3に記載の空気調和機。

請求項5

前記着霜判定部は、前記予め設定された時間の経過後に、前記室外熱交換器内の冷媒流路上の2つの温度測定位置における冷媒温度の差が予め設定された閾値以下であるか否かの判定を開始し、当該差が当該閾値以下である場合に前記室外熱交換器に着霜が生じていると判定する室外熱交温度差判定手段を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気調和機。

請求項6

前記2つの温度測定位置は、前記冷媒流路の入口位置及び出口位置、又は、前記冷媒流路の入口位置及び入口と出口の中間位置であることを特徴とする請求項5に記載の空気調和機。

請求項7

前記室外熱交温度差判定手段は、前記閾値を前記暖房運転台数に応じて変更することを特徴とする請求項5又は6に記載の空気調和機。

請求項8

前記閾値は、前記暖房運転台数が大きくなるほど小さくなることを特徴とする請求項7に記載の空気調和機。

請求項9

前記室外熱交温度差判定手段は、当該差が当該閾値以下である期間が予め設定された期間よりも長く続いた場合に着霜が生じていると判定することを特徴とする請求項5〜8のいずれか1項に記載の空気調和機。

請求項10

前記運転状態情報は、前記室内機が暖房運転、冷房運転、停止のうちのいずれの状態であるかを示す情報であることを特徴とする請求項1〜9に記載の空気調和機。

請求項11

前記室外熱交換器における冷媒温度を測定する冷媒温度測定手段を含み、前記着霜判定部は、前記冷媒温度測定手段によって測定された冷媒温度が、予め設定された閾値温度以下である場合に着霜の有無を判定することを特徴とする請求項1〜10に記載の空気調和機。

請求項12

前記運転制御部は、除霜運転時における前記圧縮機の運転周波数を、当該除霜運転に移行する直前の前記室内機の暖房運転台数に応じて変更することを特徴とする請求項1〜11に記載の空気調和機。

請求項13

前記運転周波数は、除霜運転に移行する直前の前記室内機の暖房運転台数が少ないほど低くなるように設定されていることを特徴とする請求項12に記載の空気調和機。

請求項14

除霜に要した時間を測定する時間測定手段と、前記時間計測定手段によって測定された時間を記憶する記憶部を含み、前記運転制御部は、前記記憶部に記憶されている時間の長さに応じて、除霜運転に移行する直前の暖房運転時間を変更することを特徴とする請求項1〜13に記載の空気調和機。

請求項15

前記除霜運転に移行する直前の暖房運転時間は、前記除霜に要した時間が短いほど長いことを特徴とする請求項14に記載の空気調和機。

請求項16

前記除霜運転に移行する直前の暖房運転時間は、前記除霜運転に移行する直前の前記室内機の暖房運転台数が少ないほど、前記除霜運転に移行する直前の暖房運転時間を長くする補正がなされた時間であることを特徴とする請求項14又は15に記載の空気調和機。

請求項17

前記圧縮機の吐出口と前記室外熱交換器の冷媒流路の入口との間にバイパス配管が設けられ、前記除霜運転は、前記着霜判定部によって前記室外熱交換器に着霜が生じていると判定された場合に、前記運転制御部が前記圧縮機の吐出口から前記バイパス配管への冷媒の流入を許可することによってなされることを特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載の空気調和機。

技術分野

0001

この発明は、1つの室外機と複数の室内機とを備えた空気調和機に関するものである。

背景技術

0002

いわゆるマルチ形の空気調和機は、1つの室外機に対して複数の室内機を接続することができるため、室外機の設置スペースの限られたマンションなどでも多室空調が可能である。省スペース化が可能で外観意匠性が高く、コスト上も有利であることから、近年普及が進んでいる。

0003

一般的に空気調和機は、暖房運転を続けると蒸発器となる室外熱交換器着霜する。室外熱交換器への着霜は熱交換率悪化の要因となり、暖房性能の低下を招く。マルチ形空気調和機の場合は1つの室外機に対して複数の室内機を接続することができるため、暖房運転時に凝縮機側の動作量が相対的に多くなりやすい。その結果、蒸発機側の蒸発圧力下がりやすく、着霜しやすいという問題がある。

0004

運転中に低下した暖房性能を改善するため、室外熱交換器に付着したを溶かす除霜運転を実施する。除霜運転は、四方弁切り替えによって暖房冷房回路を切り替えることによってなされる。除霜運転中は冷房回路となるため、室内機熱交換器を暖かい冷媒が流れず、室温の低下を招くという問題がある。そのため、除霜運転は適切なタイミングで行いたい。

0005

ところで、極低温の地域、例えば−7℃以下となるような地域では、特殊な環境でなければ高湿度とはならず、室外熱交換器に霜がつきにくい。室外機が湿度センサを備えていない場合には外気湿度計測することができないため、室外熱交換器に霜がついていないにもかかわらず、除霜運転を実施してしまうことがある。

0006

従来、吐出冷媒温度を測定し、吐出冷媒温度の低下度が所定値以上になったときに、蒸発器の凍結を検知する冷凍装置の蒸発器の凍結検出装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

0007

他にも、凝縮器凝縮温度を測定して、凝縮温度の時間変化量がある所定値よりも大きい状態が、あらかじめ設定された時間以上継続している場合に除霜運転を許可する空気調和機が提案されている(例えば、特許文献2参照)。

先行技術

0008

平4−98059号公報
特開2009−24957号公報

発明が解決しようとする課題

0009

特許文献1に示される凍結検出装置では、吐出温度の低下度が所定値を上回った場合に蒸発器が凍結状態と判定するので、マルチ形空気調和機に特有室内機運転台数の変化に対応できず、例えば、室内機の運転台数を5台から1台への変化させた場合の吐出冷媒温度の低下で蒸発器が凍結していないにもかかわらず、凍結していると誤検出してしまうという問題がある。また、特許文献2に示される空気調和機では、凝縮温度の時間変化量を測定し、凝縮温度の低下度が所定値を上回った状態があらかじめ設定した時間を越えた場合に除霜運転の許可を出す。また、特許文献2には、吐出温度の時間変化量を算出し、吐出温度の低下度が所定値を上回った状態があらかじめ設定した時間を越えた場合に除霜運転の許可を出す構成も開示されている。しかしながら、一般的に室内機の運転台数が減少した場合、冷凍サイクルのシステムとして必要な冷媒循環量が減少するため圧縮機の周波数が低下し、それに伴って凝縮温度や吐出温度も下がる。それゆえ、特許文献2に示される空気調和気においては、室内機の運転台数が減少した場合、室外熱交換器の着霜状態にまだ余裕があるにもかかわらず誤検出をしてしまうという問題がある。

0010

また、一般的に例えば地域や季節などの運転環境要因に応じて着霜量は異なるが、着霜量が少ない条件下と多い条件下とでは、適切な除霜開始タイミングも異なると考えられる。除霜開始タイミングが早すぎる場合には、除霜運転が頻繁に実行されてしまい、その結果、室温が低下してしまう。一方、除霜開始タイミングが遅すぎる場合には、室外熱交換器に着霜して熱交換能力が低下しているにもかかわらず、除霜せずに暖房運転を続けることとなり、その結果、室内機の吹出温度が低下して室内が十分に暖まらなくなってしまうという問題がある。また、除霜運転時の圧縮機の動作音及びその動作のための消費電力の低減も望まれている。

0011

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、1つの室外機に対して複数の室内機を備える構成において、暖房運転時における室外機の着霜の有無を判定して適切なタイミングで除霜運転に移行することができる空気調和機を提供することを目的とする。
また、この発明は、除霜運転に移行する前の暖房運転時間を適切なものとすることも課題としている。また、この発明は、除霜運転時の圧縮機の動作音及びその動作のための消費電力を低減することも課題としている。

課題を解決するための手段

0012

この発明に係る空気調和機は、複数の室内機と、前記室内機から送出された冷媒と外気との間で熱交換する室外熱交換器、及び前記室外熱交換器から出力される冷媒を圧縮して前記室内機に送出する圧縮機を備えた1つの室外機と、を含む空気調和機であって、前記室内機は、自身の運転状態を示す運転状態情報を前記室外機に送信する運転状態通知部を含み、前記室外機は、前記運転状態情報から前記室内機の暖房運転台数判別して前記暖房運転台数の変化時点から予め設定された時間経過した後に着霜判定を行う着霜判定部と、前記着霜判定部によって着霜判定された場合に除霜運転を行う運転制御部と、を含むことを特徴とする。

発明の効果

0013

この発明に係る空気調和機は、1つの室外機に対して複数の室内機を備える構成において、暖房運転時における室外機の着霜の有無を正確に判定して適切なタイミングで除霜運転に移行することができる。
また、この発明は、除霜運転に移行する前の暖房運転時間を適切なものとすることもできる。また、この発明は、除霜運転時の圧縮機の動作音及びその動作のための消費電力を低減することもできる。

図面の簡単な説明

0014

本発明の実施の形態1における空気調和機の構成を示す図である。
図1室内機制御装置の構成を示すブロック図である。
図1室外機制御装置の構成を示すブロック図である。
(a)は、室内機暖房運転台数と目標吐出温度との関係を示す目標吐出温度テーブルの一例を示す図である。(b)は、室内機暖房運転台数と目標吐出温度との関係を示すグラフの一例である。
図1の空気調和機の着霜判定フローを示すフローチャートである。
図5の室内機起動運転処理(ステップS1)の詳細フローチャートである。
図5の運転モード確認処理(ステップS2)の詳細フローチャートである。
図5運転室内機台数判別処理(ステップS4)の詳細フローチャートである。
図5吐出温度変化量着霜判定処理(ステップS7)の詳細フローチャートである。
図9の処理を行うときの運転室内機台数が減少した場合における測定吐出温度とその時間的変化量との関係を示すタイムチャートである。
図9の処理を行うときの運転室内機台数が減少した後増加した場合における測定吐出温度とその時間的変化量との関係を示すタイムチャートである。
図5吐出温度差着霜判定処理(ステップS8)の詳細フローチャートである。
図12の処理を行うときの運転室内機台数が減少した場合における測定吐出温度と目標吐出温度との関係を示すタイムチャートである。
図12の処理を行うときの運転室内機台数が減少した後増加した場合における測定吐出温度と目標吐出温度との関係を示すタイムチャートである。
図5室外熱交温度差着霜判定処理(ステップS9)の詳細フローチャートである。
図15の処理を行うときの運転室内機台数が減少した場合における室外熱交換器の冷媒流路上の2つの位置の温度差との関係を示すタイムチャートである。
図15の処理を行うときの空気調和機における運転室内機台数が減少した後増加した場合における室外熱交換器の冷媒流路上の2つの位置の温度差との関係を示すタイムチャートである。
図1の室外熱交換器に含まれるフィン及び冷媒配管の簡略図である。
図5除霜運転処理(ステップS10)の詳細フローチャートである。
暖房運転室内機の台数と除霜運転時における圧縮機の設定運転周波数とを対応付け運転周波数テーブルの一例である。
本発明の実施の形態2における着霜判定フローを示すフローチャートである。
図21の除霜運転処理(ステップS11)の詳細フローチャートである。
記憶除霜運転時間と暖房運転調整時間と暖房運転室内機台数毎の補正時間とを対応付けた暖房運転調整時間テーブルの一例を示す図である。
本発明の実施の形態3における着霜判定フローを示すフローチャートである。
図24の除霜運転処理(ステップS8)の詳細フローチャートである。
本発明の実施の形態4における空気調和機の構成を示す図である。

実施例

0015

実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1における空気調和機100の構成図である。空気調和機100は、室外機110と、室内機120a、120b及び120cとを備える。空気調和機100は、室外熱交換器3から出力される冷媒を圧縮して室内機120a〜120cに送出する圧縮機1と、冷媒の流通方向を切り替える四方弁2と、室内機120a〜120cから送出された冷媒と外気との間で熱交換を行う熱交換器である室外熱交換器3と、室外熱交換器3に送風する送風機である室外ファン4と、室外ファン4を回転駆動する室外ファンモータ5と、冷媒を減圧する膨張弁6a〜6cと、室内空気と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器である室内熱交換器7a〜7cと、室内熱交換器7a〜7cに送風する送風機である室内ファン8a〜8cと、室内ファンを回転駆動する室内ファンモータ9a〜9cと、バルブ10a及び10bと、運転時に冷媒を収容する液溜11と、圧縮機吐出温度を測定する吐出温度測定手段12と、室外熱交換器3の冷媒流路上の第1の位置における冷媒温度を測定する室外熱交冷媒第1温度測定手段13と、室外熱交換器3の冷媒流路上の第2の位置における冷媒温度を測定する室外熱交冷媒第2温度測定手段14と、室内熱交換器の冷媒温度を測定する室内熱交冷媒温度測定手段15a〜15cと、室内機を制御する室内機制御装置16a〜16cと、室外機を制御する室外機制御装置17とを含む。これらのうち、圧縮機1と、四方弁2と、室外熱交換器3と、室外ファン4と、室外ファンモータ5と、膨張弁6a〜6cと、バルブ10a及び10bと、液溜11と、吐出温度測定手段12と、室外熱交冷媒第1温度測定手段13と、室外熱交暖房入口冷媒温度測定手段14と、室外機制御装置17とは室外機110に含まれる。室内熱交換器7a〜7cと、室内ファン8a〜8cと、室内ファンモータ9a〜9cと、室内熱交冷媒温度測定手段15a〜15cと、室内機制御装置16a〜16cとは室内機120a〜120cに含まれる。圧縮機1は例えば周波数変化可能な圧縮機である。膨張弁6a〜6cの開度可変であり、室外機制御装置17の運転制御部17−5(図3)によって制御することができる。また、室内機120a〜120cは、それぞれ室外機110と冷媒配管で接続されており、冷媒を循環させる冷媒回路を構成している。

0016

図2は、室内機制御装置16a の構成を示す図である。受信部16a−1は、リモコン18aから送信された信号を受信する。当該信号は、例えば、室内機120aの運転状態を停止、暖房運転、冷房運転の間で切り替える運転状態切替信号室内温度の設定を変更する温度変更信号である。運転状態通知部16a−2は、運転状態が停止、暖房運転、冷房運転の間で切り替わったときに、その運転状態を示す情報(以下、運転状態情報と称する)を伴う運転指令を室外機制御装置17に配線20aを介して送信して室内機120aが運転を開始したことを通知する。運転制御部16a−3は、運転状態に応じた室内ファンモータ9aの回転数の調整など室内機120aに関する制御を行う。記憶部16a−4は、測定された温度及び時間、予め設定された閾値、温度及び時間、運転状態等の情報及びデータを記憶する。室内機制御装置16b及び16cの各々も同様の構成である。

0017

図3は、室外機制御装置17 の構成を示す図である。暖房運転台数判別部17−1は、室内機120a〜120cの各々から送信された運転状態情報に基づいて暖房運転をしている室内機の台数を判別する。吐出温度変化量着霜判定部17−2は、圧縮機1の冷媒吐出温度の時間的変化量を測定し、当該変化量に基づいて室外熱交換器3に着霜しているか判定する。詳細は、後述する(図5のステップS7、図9)。吐出温度差着霜判定部17−3は、圧縮機1の冷媒吐出温度の測定値と、室内機120a〜120cの暖房運転台数に基づく冷媒吐出温度の目標値との差に基づいて室外熱交換器3に着霜しているか判定する。詳細は、後述する(図5のステップS8、図12)。室外熱交温度差着霜判定部17−4は、室外熱交換器3の冷媒流路上(図示せず)の2つの位置における測定冷媒温度の差に基づいて室外熱交換器3に着霜しているかを判定する。詳細は、後述する(図5のステップS9、図15)。運転制御部17−5は、吐出温度変化量着霜判定部17−2、吐出温度差着霜判定部17−3、及び室外熱交温度差着霜判定部17−4によって着霜が生じていると判定された場合に除霜運転を行う。また、運転制御部17−5は、例えば、圧縮機1の運転及び停止の制御、四方弁2の切り替え制御、室外ファンモータ5の回転数の調整、膨張弁6a〜6cの開度の調整、バルブ10a及び10bの開閉など室外機110に関する制御を行う。記憶部17−6は、測定された温度及び時間、予め設定された閾値、温度及び時間、室内機120a〜120cの運転状態等の情報及びデータを記憶する。

0018

図4(a)は、室内機暖房運転台数と目標吐出温度との関係を示す目標吐出温度テーブルの一例を示す図である。図4(b)は、室内機暖房運転台数と目標吐出温度との関係を示すグラフの一例である。なお、図1では室内機120a〜120cの台数を3台としているが、図4(a)及び(b)は、室内機の運転台数を6台まで拡張した場合の例である。図4(a)及び(b)の例では、暖房運転台数が1台から5台まで増加するにつれて目標吐出温度も増加し、5台以降の目標吐出温度は一定となる。例えば、図4(a)に示すように、室内機運転台数が1台、2台、3台、4台、5台、6台のときの目標吐出温度はそれぞれ50℃、60℃、68℃、74℃、80℃、80℃である。1台から5台までの間の目標吐出温度の増加幅は、暖房運転台数が増加するにつれて小さくなる。すなわち、暖房運転台数が多くなるにつれて目標吐出温度が緩やかに増加している。このように、目標吐出温度は、予め定められた台数までは暖房運転台数が多くなるにつれて緩やかに増加し、当該台数に達してからは一定となる。仮に、室内機の運転台数の増加に比例して際限なく目標温度を増加させていくと、室外熱交換機3の熱交換量と室内熱交換機総熱交換量とのバランス崩れて熱交換率が低下する。一方、暖房運転台数と目標吐出温度との関係を図4(a)及び(b)ようにすれば、室内機と室外機の熱交換量のバランスをとって熱交換率の低下を防止しながら運転できる。暖房運転台数判別部17−1が目標吐出温度テーブルを保持している。なお、この暖房運転台数と目標吐出温度との関係は一例であり、これに限られない。

0019

次に、空気調和機1の暖房運転時の動作について説明する。
暖房運転時においては、圧縮機1から吐出された高温高圧ガス冷媒は、四方弁2へと向かう。暖房運転時における四方弁2の流路図1実線で示されている。ガス冷媒は、四方弁2を通り、室内機120a〜120c内に設けられた室内熱交換器7a〜7cへ流入する。その後、室内熱交換器7a〜7cにおいて室内空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧液冷媒となる。このとき、室内ファン8a〜8cによって室内熱交換器7a〜7cへ送風された室内空気は、室内熱交換器7a〜7cにより加熱される。かかる動作によって暖房効果が得られる。室内熱交換器7a〜7cを出た高圧液冷媒は室外機110へと向かう。

0020

室外機110へ戻った高圧液冷媒は、膨張弁6a〜6cで減圧され、低圧二相状態となり、室外熱交換器3へ流入する。高圧液冷媒は、室外熱交換器3において、室外ファン4から送風される室外空気から熱を吸収し、蒸発して低圧ガス冷媒となる。その後、低圧ガス冷媒は、四方弁2を介して液溜11へ流入し、圧縮機1へ戻る。圧縮機1は低圧ガス冷媒を高圧まで圧縮して吐出する。

0021

続いて、除霜運転時の運転動作について説明する。除霜運転時における四方弁2の流路は図1破線で示される。暖房運転から除霜運転に切り替わるときに、四方弁2の流路も切り替わる。圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒は四方弁2を経由して室外熱交換器3へと流入する。室外熱交換器3において凝縮液化し、高圧液冷媒となる。このとき、室外熱交換器3へ流入した高温高圧のガス冷媒の熱により、室外熱交換器3に付着した霜を溶かして取り除く。

0022

以下、図5を参照しつつ、空気調和機100の着霜判定処理について説明する。
先ず、リモコン18aによって室内機120aの運転開始操作を行ったとき、室内機120aの室内機制御装置16aは室内機起動運転処理(S1)を開始する。当該処理の詳細フローを図6に示す。リモコン18aの運転ボタンが押されると、室内機制御装置16aは配線19aを介して運転開始指令を受信する(S1−1) 。配線19aは有線又は無線のどちらでも良い。室内機制御装置16aは配線22aを介して室内ファンモータ9aを所定回転数で運転させる(S1−2)とともに、配線20aを介して室外機制御装置17に運転制御情報を伴う運転指令を送信して室内機120aが運転を開始したことを通知する(S1−3) 。

0023

運転制御部17−5は、運転指令に応じて運転モード確認処理(図5のS2)を行う。当該処理の詳細フローを図7に示す。運転制御部17−5が配線20aを介して運転指令を受信したときに、記憶部17−6が当該運転指令の送信元室内機の運転モードを記憶する(S2−1)。ここでは、送信元室内機は室内機120aであり、運転モードは暖房運転モードであるとする。運転指令には、室内機120aの運転モードが暖房運転モードであることを示す情報が含まれている。運転制御部17−5は室内機120aが暖房運転を開始したことを認識し、圧縮機1の運転周波数、室外ファンモータ5の回転数、四方弁2の流路を暖房運転モードのための設定とし、膨張弁6aを所定開度開ける(S2−2) 。また、運転制御部17−5は圧縮機1の運転時間tの計測を開始する(S2−3)。また、記憶部17−6は室内機120aが運転状態であることを記憶する(S2−4)。なお、室内機120aの運転モードが冷房運転モードである場合には、当該処理フローを終了する(S3)。

0024

次に、室外機制御装置17の運転台数判別部17−1は、運転室内機台数判別処理(図5のS4)を行う。当該処理の詳細フローを図8に示す。運転台数判別部17−1は、記憶部17−6に記憶されている室内機120a〜120c各々の運転モードに基づいて暖房運転している室内機(以下、運転室内機と称する)の台数を判別する(S4−1)。そして、運転台数判別部17−1は、運転室内機の台数に応じた適切な吐出温度を目標吐出温度Tdmとして設定し、記憶部17−6に記憶させる(S4−2)。さらに、運転台数判別部17−1は吐出温度Tdを、設定した目標吐出温度Tdmに対して、近づけるように圧縮機1の運転周波数を調整する(S4−3)。

0025

次に、室外機制御装置17の運転制御部17−5は、室外熱交冷媒第2温度測定手段14によって測定された冷媒温度が、予め設定された温度T0以下であるか判定する(ステップS5)。温度T0は、室外熱交換器3への着霜可能性の有無を判断するための閾値温度である。運転制御部17−5は、測定された冷媒温度が温度T0以下である場合に着霜の可能性があると判定して次のステップS6に進む。すなわち、室外熱交換器3に着霜が生じて冷媒温度が徐々に低下し、室外熱交換器3の冷媒入口における冷媒温度が温度T0以下とならなければ除霜運転を行わない。温度T0は例えば−2℃である。

0026

運転制御部17−5は、運転開始時刻t0から予め設定された時間t1が経過しているか否かを判定する(S6)。時間t1(例えば30分)が経過していない場合は所定時間t1経過するまで運転を続け、時間t1が経過している場合はステップS7に進む。

0027

次に、吐出温度変化量着霜判定部17−2は、吐出温度変化量着霜判定処理(図5のS7)を行う。当該処理の詳細フローを図9に示す。当該処理を行うときの運転室内機台数が減少した場合における測定吐出温度Tdとその時間的変化量Taとの関係を示すタイムチャートを図10に示す。当該処理を行うときの運転室内機台数が減少した後増加した場合における測定吐出温度Tdとその時間的変化量Taとの関係を示すタイムチャートを図11に示す。

0028

吐出温度変化量着霜判定部17−2は、先ず、室内運転台数変化時点から予め設定された待機時間Txが経過したかを判別する (S7−1)。待機時間Txが経過した場合には、吐出温度変化量着霜判定部17−2は、信号線27を介して吐出温度測定手段12が測定した吐出温度(以下、測定吐出温度と称する)を圧縮機運転開始からの時間tの関数Td(t)として継続的に記憶部17−6に記憶させる(S7−2)。そして、吐出温度変化量着霜判定部17−2は記憶した現在の測定吐出温度Td(t)と、予め設定された吐出温度変化量着霜判定間隔時間D(以下、単に算出間隔時間Dと称する)だけ前の時刻における測定吐出温度Td(t−D)との差Ta(以下、吐出温度変化量Taと称する)を算出する(S7−3)。吐出温度変化量Taが、予め設定された温度変化量閾値T1(例えば5℃)以上である場合、吐出温度変化量着霜判定部17−2は、室外熱交換器3に着霜している可能性があると判定して次のステップに進む(S7−4)。すなわち、吐出温度変化量着霜判定部17−2は、当該処理において、時間の経過とともに測定吐出温度が低下していることをもって着霜が生じていると判定する。なお、吐出温度変化量Taが温度変化量閾値T1以上となった時点で直ぐに着霜可能性ありと判定しても良いし、吐出温度変化量Taが温度変化量閾値T1以上である状態が、予め設定された期間以上継続したときに着霜可能性ありと判定することもできる。

0029

図10の測定吐出温度Tdは、室内機120a〜120cの暖房運転開始によって運転開始時刻t0の時点から運転台数3台に応じた目標吐出温度Tdm1まで上昇し、時刻t2において室内機120cが停止したことに起因して運転台数2台に応じた目標吐出温度Tdm2まで大きく低下し、時刻t4から着霜により徐々に低下している。吐出温度変化量着霜判定部17−2は、時刻t2から待機時間Tx経過後の時刻t3以降に吐出温度変化量着霜判定処理を行う。換言すれば、吐出温度変化量着霜判定部17−2は、時刻t2から待機時間Tx経過するまでは吐出温度変化量着霜判定処理を行わない。時刻t2において測定吐出温度Tdが大きく低下するが、待機時間Tx中においては、吐出温度変化量着霜判定部17−2は、吐出温度変化量着霜判定処理を行わないので、暖房運転台数の減少があった場合の着霜誤検出を防止することができる。吐出温度変化量着霜判定部17−2は、時刻t3から吐出温度変化量着霜判定処理を開始し、時刻t6において着霜が生じていることを検出する。

0030

図11の測定吐出温度Tdは、室内機120a〜120cの暖房運転開始によって運転開始時刻t0の時点から運転台数3台に応じた目標吐出温度Tdm1まで上昇し、時刻t21において室内機120cが停止したことに起因して運転台数2台に応じた目標吐出温度Tdm2まで大きく低下し、時刻t22において室内機120cが暖房運転を再開したことに起因して運転台数3台に応じた目標吐出温度Tdm1まで大きく上昇し、時刻t4から着霜により徐々に低下している。時刻t21において測定吐出温度Tdが大きく低下するが、待機時間Tx1中においては、すなわち時刻t31までは、吐出温度変化量着霜判定部17−2は、吐出温度変化量着霜判定処理を行わない。時刻t22において測定吐出温度Tdが大きく上昇するが、待機時間Tx2中においても、吐出温度変化量着霜判定部17−2は、吐出温度変化量着霜判定処理を行わない。このように待機時間Tx1中に暖房運転室内機台数が変化した場合にはその変化時点t22を基準とした待機時間Tx2の経過を待つ。かかる構成により、暖房運転台数の減少があった場合の着霜誤検出を防止することができる。吐出温度変化量着霜判定部17−2は、時刻t32から吐出温度変化量着霜判定処理を開始し、時刻t6において着霜が生じていることを検出する。

0031

次に、吐出温度差着霜判定部17−3は、吐出温度差着霜判定処理(図5のS8)を行う。当該処理の詳細フローを図12に示す。当該処理を行うときの運転室内機台数が減少した場合における測定吐出温度Tdと目標吐出温度Tdmとの関係を示すタイムチャートを図13に示す。当該処理を行うときの運転室内機台数が減少した後増加した場合における測定吐出温度Tdと目標吐出温度Tdmとの関係を示すタイムチャートを図14に示す。

0032

吐出温度差着霜判定部17−3は、先ず、室内運転台数変化時点から待機時間Txが経過したかを判別する (S8−1)。待機時間Txが経過した場合には、吐出温度差着霜判定部17−3は、記憶部17−6に記憶された目標吐出温度Tdmと、記憶部17−6に記憶された現在の測定吐出温度Td(t)との差Tb(以下、吐出温度差Tbと称する)を算出する(S8−2)。吐出温度差Tb=Tdm−Td(t)が予め設定された温度差閾値T2(例えば3℃)以上である場合、吐出温度差着霜判定部17−3は、室外熱交換器3に着霜していると判定して(S8−3)、次のステップに進む。すなわち、吐出温度差着霜判定部17−3は、当該処理において、測定吐出温度Td(t)が目標吐出温度Tdmを所定量下回っていることをもって着霜が生じていると判定する。なお、吐出温度差Tbが温度差閾値T2以上となった時点で直ぐに着霜ありと判定しても良いし、吐出温度差Tbが温度差閾値T2以上である状態が、予め設定された期間以上継続したときに着霜ありと判定することもできる。

0033

図13の測定吐出温度Tdは、運転開始時刻t0の時点から運転台数3台に応じた目標吐出温度Tdm1まで上昇し、時刻t2において室内機120cが停止したことに起因して運転台数2台に応じた目標吐出温度Tdm2まで大きく低下し、時刻t4から着霜により徐々に低下している。吐出温度差着霜判定部17−3は、時刻t2から待機時間Tx経過後の時刻t3以降に吐出温度差着霜判定処理を行う。換言すれば、吐出温度差着霜判定部17−3は、時刻t2から待機時間Tx経過するまでは吐出温度差着霜判定処理を行わない。時刻t2において測定吐出温度Tdが大きく低下するが、待機時間Tx中においては、吐出温度差着霜判定部17−3は、吐出温度差着霜判定処理を行わないので、暖房運転台数の減少があった場合の着霜誤検出を防止することができる。吐出温度差着霜判定部17−3は、時刻t3から吐出温度差着霜判定処理を開始し、時刻t5において着霜が生じていることを検出する。

0034

図14の測定吐出温度Tdは、室内機120a〜120cの暖房運転開始によって運転開始時刻t0の時点から運転台数3台に応じた目標吐出温度Tdm1まで上昇し、時刻t21において室内機120cが停止したことに起因して運転台数2台に応じた目標吐出温度Tdm2まで大きく低下し、時刻t22において室内機120cが暖房運転を再開したことに起因して運転台数3台に応じた目標吐出温度Tdm1まで大きく上昇し、時刻t4から着霜により徐々に低下している。時刻t21において測定吐出温度Tdが大きく低下するが、待機時間Tx1中においては、すなわち時刻t31までは、吐出温度差着霜判定部17−3は、吐出温度差着霜判定処理を行わない。時刻t22において測定吐出温度Tdが大きく上昇するが、待機時間Tx2中においても、吐出温度差着霜判定部17−3は、吐出温度差着霜判定処理を行わない。このように待機時間Tx1中に暖房運転室内機台数が変化した場合にはその変化時点t3を基準とした待機時間Tx2の経過を待つ。かかる構成により、暖房運転台数の減少があった場合の着霜誤検出を防止することができる。吐出温度差着霜判定部17−3は、時刻t32から吐出温度差着霜判定処理を開始し、時刻t5において着霜が生じていることを検出する。

0035

次に、室外熱交温度差着霜判定部17−4は、室外熱交温度差着霜判定処理(図5のS9)を行う。当該処理の詳細フローを図15に示す。当該処理を行うときの運転室内機台数が減少した場合における室外熱交冷媒第1温度T13と室外熱交冷媒第2温度T14との関係を示すタイムチャートを図16に示す。当該処理を行うときの運転室内機台数が減少した後増加した場合における室外熱交冷媒第1温度T13と室外熱交冷媒第2温度T14との関係を示すタイムチャートを図17に示す。室外熱交冷媒第1温度T13は、室外熱交換器3による外気の熱を奪う作用によって、室外熱交冷媒第2温度T14よりも高くなっている。図18に示すように、室外熱交換器3は、所定間隔で並べられた複数のフィン32と、複数のフィン32を貫通する冷媒配管31とを含む。冷媒配管31が冷媒の流路となる。室外熱交冷媒第2温度T14は、例えば、室外熱交換器3内の冷媒流路の入口31aにおける冷媒温度である。室外熱交冷媒第1温度T13は、例えば、室外熱交換器3内の冷媒流路の出口31b、及び、冷媒流路の入口31aと出口31bの中間位置31cである。

0036

室外熱交温度差着霜判定部17−4は、先ず、室内運転台数変化時点から待機時間Txが経過したかを判別する(S9−1)。待機時間Txが経過した場合には、室外熱交温度差着霜判定部17−4は、信号線28を介して、室外熱交冷媒第1温度測定手段13によって測定された室外熱交冷媒第1温度T13を受信し、記憶部17−6に記憶させる(S9−2)。さらに、室外熱交温度差着霜判定部17−4は信号線29を介して、室外熱交冷媒第2温度測定手段14によって測定された室外熱交冷媒第2温度T14を受信し記憶部17−6に記憶させる(S9−3)。そして、室外熱交温度差着霜判定部17−4は室外熱交冷媒第2温度T14と室外熱交冷媒第1温度T13との差Tc(以下、室外熱交温度差Tcと称する)を算出し、記憶部17−6に記憶させる(S9−4)。室外熱交温度差Tcが熱交温度差閾値T3(例えば20℃)以下であれば、室外熱交換器7に霜がついており熱交換性能が低下していると判定する(S9−5)。すなわち、室外熱交温度差着霜判定部17−4は、室外熱交換器3における熱交換量が減少して、室外熱交換器3の冷媒流路上の2か所の冷媒温度差が所定閾値以下になったことをもって着霜が生じていると判定する。なお、室外熱交温度差Tcが熱交温度差閾値T3以下となった時点で直ぐに着霜が生じていると判定しても良いし、室外熱交温度差Tcが熱交温度差閾値T3以下である状態が、予め設定された期間以上継続したときに着霜が生じていると判定することもできる。また、熱交温度差閾値T3は、予め設定された固定値でも良いし、設定台数に応じて変化させても良い。例えば、暖房運転室内機の台数が多いほど冷媒配管31を流れる冷媒の量が多くなり、その結果、室外熱交換器3における熱交換率が低下すると考えた場合、暖房運転室内機の台数が多いほど室外熱交冷媒第1温度T13と室外熱交冷媒第2温度T14の差が小さくなる。それゆえ、室外熱交温度差着霜判定部17−4は、暖房運転台数が多いほど熱交温度差閾値T3を小さく設定することができる。かかる構成によれば、暖房運転台数が変化した場合の着霜判定の精度をより向上させることができる。

0037

図16の測定吐出温度Tdは、運転開始時刻t0の時点から運転台数3台に応じた目標吐出温度Tdm1まで上昇し、時刻t2において室内機120cが停止したことに起因して運転台数2台に応じた目標吐出温度Tdm2まで大きく低下し、時刻t4から着霜により徐々に低下している。室外熱交温度差着霜判定部17−4は、時刻t2から待機時間Tx経過後の時刻t3以降に室外熱交温度差着霜判定処理を行う。換言すれば、室外熱交温度差着霜判定部17−4は、時刻t2から待機時間Tx経過するまでは室外熱交温度差着霜判定処理を行わない。時刻t2において測定吐出温度Tdが大きく低下するが、待機時間Tx中においては、室外熱交温度差着霜判定部17−4は、室外熱交温度差着霜判定処理を行わないので、暖房運転台数の減少があった場合の着霜誤検出を防止することができる。室外熱交温度差着霜判定部17−4は、時刻t3から室外熱交温度差着霜判定処理を開始し、時刻t5において着霜が生じていることを検出する。

0038

図17の測定吐出温度Tdは、室内機120a〜120cの暖房運転開始によって運転開始時刻t0の時点から運転台数3台に応じた目標吐出温度Tdm1まで上昇し、時刻t21において室内機120cが停止したことに起因して運転台数2台に応じた目標吐出温度Tdm2まで大きく低下し、時刻t22において室内機120cが暖房運転を再開したことに起因して運転台数3台に応じた目標吐出温度Tdm1まで大きく上昇し、時刻t4から着霜により徐々に低下している。時刻t21において測定吐出温度Tdが大きく低下するが、待機時間Tx1中においては、すなわち時刻t31までは、室外熱交温度差着霜判定部17−4は、室外熱交温度差着霜判定処理を行わない。時刻t32において測定吐出温度Tdが大きく上昇するが、待機時間Tx2中においても、室外熱交温度差着霜判定部17−4は、室外熱交温度差着霜判定処理を行わない。このように待機時間Tx1中に暖房運転室内機台数が変化した場合にはその変化時点t22を基準とした待機時間Tx2の経過を待つ。かかる構成により、暖房運転台数の減少があった場合の着霜誤検出を防止することができる。室外熱交温度差着霜判定部17−4は、時刻t32から室外熱交温度差着霜判定処理を開始し、時刻t5において着霜が生じていることを検出する。

0039

以下、除霜運転(図5のS10)について説明する。当該運転の詳細フローを図19に示す。室外機制御装置17の運転制御部17−5は信号線20a〜20cを介して、室内機制御装置16a〜16cに室内ファンモータ9の運転停止指令発信する(S10−1)。さらに、運転制御部17−5は圧縮機1の運転周波数、室外ファンモータ5の回転数、四方弁2の流路を除霜運転モードのための設定とし、膨張弁6aを停止開度にする(S10−2)。運転制御部17−5は信号線24を介して、圧縮機1を所定の除霜運転周波数で運転させる(S10−3)。このとき、四方弁2の流路は冷房運転時の流路に切り替わる。運転制御部17−5は信号線29を介して、室外熱交除霜入口温度T17の情報を受信する(S10−4)。運転制御部17−5は、室外熱交除霜入口温度T17があらかじめ設定された温度T4以上であれば、室外熱交換器7についた霜を除することができたと判断する(S10−5)。運転制御部17−5は信号線24を介して圧縮機を停止させ(S10−6)、運転制御部17−5は圧縮機1の運転周波数、室外ファンモータ5の回転数、四方弁2の流路を暖房運転モードのための設定とし、膨張弁6aを所定開度開ける(S10−7)。また、運転制御部17−5は圧縮機運転時間tの計測を改めて開始し(S10−8)、記憶部17−6は室内機120aが運転状態であることを記憶する(S10−9)。

0040

室外機制御手段17は、ステップS10−3における除霜運転モードのための圧縮機1の運転周波数を暖房運転室内機台数にかかわらず一定値(例えば80Hz)とすることができる。また、室外機制御手段17は、除霜運転モードのための圧縮機1の運転周波数を暖房運転室内機台数に応じて変更することもできる。図20は、暖房運転室内機台数と除霜運転時における圧縮機の設定運転周波数とを対応付けた運転周波数テーブルの一例である。例えば、図20に示すように、暖房運転台数が1台から5台まで増加するにつれて圧縮機1の運転周波数も増加させ、5台以降の圧縮機1の運転周波数を一定とすることができる。図20においては、暖房運転室内機台数が1台、2台、3台、4台、5台、6台のときの圧縮機1の運転周波数はそれぞれ40Hz、60Hz、80Hz、100Hz、120Hz、120Hzである。暖房運転時においては、暖房運転室内機台数が多いほど室外熱交換器3への着霜量も多くなると考えられる。また、除霜運転時においては、圧縮機1の運転周波数が高いほど除霜速度も高くなると考えられる。そこで、図20に示すように、暖房運転室内機台数が1台から5台まで増加するに従って、圧縮機1の運転周波数も40Hzから120Hzまで増加させている。かかる動作によって、暖房運転室内機台数が多い場合に除霜時間が長くなってしまうことを防止している。逆に、暖房運転室内機台数が少ないほど、圧縮機1の運転周波数を低くしている。圧縮機1の運転周波数を低くすれば、圧縮機1の動作音及びその動作のための消費電力を低減できる。かかる動作により、暖房運転室内機台数が多い場合であっても除霜に要する時間を長引かせることなく、且つ暖房運転室内機台数に応じて除霜運転時における圧縮機1の動作音及び消費電力を低減することができる。

0041

上記したように本実施形態の空気調和機1においては、3段階の着霜判定を行う。第1段階では、暖房運転室内機の台数変化した時点から所定の待機時間Tx、Tx1、Tx2が経過してから、圧縮機1の吐出温度の時間的変化量Taが予め設定された温度変化量閾値T1以上となった場合に室外機110に着霜していると判定する。第2段階では、暖房運転室内機の台数変化した時点から所定の待機時間Tx、Tx1、Tx2が経過してから、圧縮機1の吐出温度の差Tb=Tdm−Td(t)が、予め設定された温度差閾値T2以上となった場合に室外機110に着霜していると判定する。第3段階では、暖房運転室内機の台数変化した時点から所定の待機時間Tx、Tx1、Tx2が経過してから、室外熱交換器3の冷媒流路上の2か所の温度差Tcが予め設定された熱交温度差閾値T3以下であれば室外機110に着霜していると判定する。このように、3段階の着霜判定を行うことによって、暖房運転台数の減少があった場合であっても、運転台数の変化に起因する着霜の誤検出を防止することができ、着霜が実際に生じたときに検出できるという効果を奏する。よって、本実施形態の空気調和機1によれば、湿度センサや圧力センサを使用しないことでコストを抑制しつつ、室内機120a〜120cの暖房運転台数の変化があった場合でも、室外機110の着霜の有無を正確に判断して適切なタイミングで除霜運転を行うことができる。

0042

また、本実施形態の空気調和機1においては、室外熱交換器3の冷媒入口における冷媒温度が所定温度T0(例えば−2℃)以下に低下していなければ着霜が生じていないと判定する。一般に外気温の低い環境下では着霜が生じ難いので、当該判定を行って、空気調和機1がそのような環境下にあると考えられる場合には除霜する必要が無い。かかる動作により、着霜の可能性が無いと判定した場合には、以降の詳細な着霜判定(図5のS7〜S9)を実行せずに済む。無駄な処理を行わないことにより、空気調和機1全体での動作効率を高めることができる。なお、冷媒温度が所定温度T0以下に低下していなくても、詳細な着霜判定(図5のS7〜S9)を実行する構成とすることもできる。すなわち、図5のステップS5の処理をスキップすることもできる。

0043

また、本実施形態の空気調和機1においては、除霜運転時の圧縮機1の運転周波数を暖房運転室内機台数に応じて変更できる。例えば図20の運転周波数テーブルに示すように、暖房運転室内機台数が少ないほど圧縮機1の運転周波数を低くすることができる。かかる構成により、除霜のために必要となる圧縮機運転周波数を確保しつつ、除霜運転時における圧縮機1の動作音を低減でき、且つ消費電力も低減できる。

0044

本実施の形態は、室内機120a〜120cの台数を3台とした場合の例であるが、室内機の台数はこれに限られず、2台以上であれば良い。本実施の形態は、吐出温度変化量着霜判定処理(図5のS7)、吐出温度差着霜判定処理(図5のS8)、室外熱交温度差着霜判定処理(図5のS9)を順次実行して、いずれの処理においても着霜が生じている判定した場合に除霜運転を行う場合の例であるが、これに限られない。空気調和機1においては、これら3つの処理を実行して少なくとも1つの処理において着霜が生じていると判定された場合に除霜運転を行うこともできる。また、空気調和機1においては、これらの処理の1つのみを実行してその判定結果によって着霜の有無を判定することもできる。

0045

室外熱交温度差着霜判定処理(図5のステップS9)は、着霜によって室外熱交換器3における熱交換量が減少し、その減少が温度差に表れると考えたものである。室内機の暖房運転台数が減少した場合には室外熱交冷媒第2温度T14と室外熱交冷媒第1温度T13とが共に低下するので、これら両温度の差の変動量は小さい。したがって、室外熱交温度差着霜判定部17−4は、運転台数の変化時点から所定の待機時間Txの経過を待たずに、室外熱交温度差着霜判定処理を行うことができ、この場合においても、運転台数の減少に起因する着霜有無の誤判定を防止できる。

0046

実施の形態2.
以下、実施の形態1と異なる部分について主に説明する。
図21は、本実施形態における着霜判定フローを示すフローチャートである。実施の形態1の対応するフローチャートである図5と比較すると、ステップS7が追加されている。図22は、図21の除霜運転処理(ステップS11)の詳細フローチャートである。実施の形態1の対応するフローチャートである図19と比較すると、ステップS9−2及びS9−8が追加されている。

0047

運転制御部17−5は、除霜運転開始時点から、除霜運転完了時点すなわち室外熱交除霜入口温度T17が温度T4以上となった時点までの時間を計測して記憶部17−6に記憶させる(図22のS9−2及びS9−8。以下、当該時間を記憶除霜運転時間と称する)。
運転制御部17−5は、室内機120a〜120cの暖房運転開始時点から所定の除霜運転禁止時間(例えば30分)が経過した後(図21のS6)、暖房運転調整時間が経過したか否かを判定する(図21のS7)。

0048

図23は、記憶除霜運転時間と暖房運転調整時間と暖房運転室内機台数毎の補正時間とを対応付けた暖房運転調整時間テーブルの一例を示す図である。図23における時間の単位は「分」である。暖房運転調整時間は、記憶除霜運転時間に対応付けられて予め設定されている。図23においては、除霜に要した時間が0以上1未満、1以上2未満、2以上3未満、3以上5未満、5以上の場合における暖房運転調整時間はそれぞれ+10分、+5分、0分、−5分、−10分である。運転制御部17−5は、図21のステップS5において着霜可能性有りと判断されたとき、所定の除霜運転禁止時間(例えば30分)が経過するまで暖房運転させた後(S6)、詳細な着霜判定(S8〜S10)を行う前に、暖房運転調整時間が経過したかを判断する。図23に示される例の場合、例えば、暖房運転調整時間の初期値が0分であり、記憶除霜運転時間が1分であるときには、運転制御部17−5は、例えば30分の除霜運転禁止時間の経過後、更に5分間の暖房運転調整時間が経過するまで暖房運転を行う。すなわち、運転制御部17−5は、合計35分の暖房運転をさせてから詳細な着霜判定(S8〜S10)を行う。このとき、運転制御部17−5は、暖房運転室内機台数に応じて暖房運転調整時間を補正することもできる。例えば、図23に示す例の場合、所定の除霜運転禁止時間経過時点における暖房運転室内機台数が1台であるとき、運転制御部17−5は、暖房運転調整時間を更に4分延長して9分とし、合計39分の暖房運転をさせてから詳細な着霜判定(S8〜S10)を行うようにすることもできる。運転制御部17−5は、次回の暖房運転調整時間の設定には、上記と同様に暖房運転調整時間の初期値0分を基準として設定することができるし、以下のように設定することもできる。すなわち、運転制御部17−5は、前回設定した暖房運転調整時間を記憶部17−6に記憶させて、その記憶した暖房運転調整時間を基準として次回の暖房運転調整時間を設定することができる。例えば、上記の調整によって暖房運転調整時間が9分となった後に着霜判定(S8〜S10)を経て除霜運転をし(S11)、その除霜に要した時間が3分であったとする。この場合、記憶除霜運転時間が3分となる。図23に示す例の場合、運転制御部17−5は、例えば30分の除霜運転禁止時間経過後、更に9分−5分=4分間の暖房運転調整時間が経過するまで暖房運転を行う。また、仮に、除霜に要した時間が5分であった場合、上記と同様の計算を行うと9分−10分=−1分となるが、このときには、暖房運転調整時間0分として、30分の除霜運転禁止時間を確保する。すなわち、運転制御部17−5は、例えば30分の除霜運転禁止時間が経過した後、追加の暖房運転を行わず、詳細な着霜判定行程(S8〜S10)に処理を進める。

0049

上記したように、本実施の形態においては、除霜に要した時間を記憶しておき、その時間に応じて次回以降の着霜判定前の暖房運転時間を調整する。例えば図23に示すように、除霜に要した時間が短い(すなわち着霜量が少ない条件下である)場合には暖房運転時間を長くし、除霜に要した時間が長い(すなわち着霜量が多い条件下である)場合には所定の除霜運転禁止時間を確保しつつ暖房運転時間を短くする。かかる構成によれば、着霜量が少ない条件下においては除霜運転に移行する前の暖房運転時間を長くして室内温度をより高くでき、除霜運転に伴う室温の低下量を低減することができる。一方、着霜量が多い条件下においては除霜運転に移行する前の暖房運転時間を短くして早期に除霜運転に移行でき、着霜による熱交換効率の低下量を低減することができる。このような処理は、除霜に要した時間から運転環境を推定し、次回の除霜時にその推定運転環境に応じた適当な暖房運転時間を確保する処理であり、除霜、暖房運転についての学習機能を有しているということができる。なお、着霜量の少ない条件下とは、例えば、空気調和機1が湿度の低い地域に設置されている場合や、湿度の低い季節に除霜運転した場合である。逆に、着霜量の少ない条件下とは、例えば、空気調和機1が湿度の高い地域に設置されている場合や、湿度の高い季節に除霜運転した場合である。

0050

本実施形態は、暖房運転調整時間を暖房運転室内機台数に応じて補正した場合の例であるが、当該補正を行わない構成とすることもできる。すなわち、運転制御部17−5は、記憶除霜運転時間に対応する暖房運転調整時間を選択して、所定の除霜運転禁止時間の経過後、当該選択した暖房運転調整時間だけ更に暖房運転させてから詳細な着霜判定(S8〜S10)を行うことができる。なお、図23に示した時間は一例であり、これに限られない。また、本実施形態は、着霜判定前の暖房運転時間を調整する処理(図21のS7)と、除霜運転時の圧縮機1の運転周波数を暖房運転時の暖房運転室内機台数に応じて変更する処理(図22のS10−4)との両方を実行する場合の例であるが、これに限られない。すなわち、図21のステップS7を実行して図22のS10−4では圧縮機1の運転周波数を一定値とすることもできるし、図21のステップS7を実行せず図22のS10−4では圧縮機1の運転周波数を暖房運転時の暖房運転室内機台数に応じて変更することもできる。

0051

実施の形態3.
図24は、本実施形態における着霜判定フローを示すフローチャートである。図24の着霜判定フローは、実施の形態2の着霜判定フローである図21のステップS8〜S10を含まない。図25は、図24の除霜運転処理(ステップS8)の詳細フローチャートである。本実施形態の空気調和機100の構成は図1、室内機制御装置120a〜120c の構成は図2、室外機制御装置の構成は図3、室内機暖房運転台数と目標吐出温度との関係は図4に示される。

0052

以下、本実施形態における空気調和機100の着霜判定処理について説明する。
先ず、リモコン18aによって室内機120aの運転開始操作を行ったとき、室内機120aの室内機制御装置16aは室内機起動運転処理(S1)を開始する。当該処理の詳細フローを図6に示す。リモコン18aの運転ボタンが押されると、室内機制御装置16aは配線19aを介して運転開始指令を受信する(S1−1) 。配線19aは有線又は無線のどちらでも良い。室内機制御装置16aは配線22aを介して室内ファンモータ9aを所定回転数で運転させる(S1−2)とともに、配線20aを介して室外機制御装置17に運転制御情報を伴う運転指令を送信して室内機120aが運転を開始したことを通知する(S1−3) 。

0053

運転制御部17−5は、運転指令に応じて運転モード確認処理(図5のS2)を行う。当該処理の詳細フローを図7に示す。運転制御部17−5が配線20aを介して運転指令を受信したときに、記憶部17−6が当該運転指令の送信元室内機の運転モードを記憶する(S2−1)。ここでは、送信元室内機は室内機120aであり、運転モードは暖房運転モードであるとする。運転指令には、室内機120aの運転モードが暖房運転モードであることを示す情報が含まれている。運転制御部17−5は室内機120aが暖房運転を開始したことを認識し、圧縮機1の運転周波数、室外ファンモータ5の回転数、四方弁2の流路を暖房運転モードのための設定とし、膨張弁6aを所定開度開ける(S2−2) 。また、運転制御部17−5は圧縮機1の運転時間tの計測を開始する(S2−3)。また、記憶部17−6は室内機120aが運転状態であることを記憶する(S2−4)。なお、室内機120aの運転モードが冷房運転モードである場合には、当該処理フローを終了する(S3)。

0054

次に、室外機制御装置17の運転台数判別部17−1は、運転室内機台数判別処理(図5のS4)を行う。当該処理の詳細フローを図8に示す。運転台数判別部17−1は、記憶部17−6に記憶されている室内機120a〜120c各々の運転モードに基づいて暖房運転している室内機(以下、運転室内機と称する)の台数を判別する(S4−1)。そして、運転台数判別部17−1は、運転室内機の台数に応じた適切な吐出温度を目標吐出温度Tdmとして設定し、記憶部17−6に記憶させる(S4−2)。さらに、運転台数判別部17−1は吐出温度Tdを、設定した目標吐出温度Tdmに対して、近づけるように圧縮機1の運転周波数を調整する(S4−3)。

0055

次に、室外機制御装置17の運転制御部17−5は、室外熱交冷媒第2温度測定手段14によって測定された冷媒温度が、予め設定された温度T0以下であるか判定する(ステップS5)。温度T0は、室外熱交換器3への着霜可能性の有無を判断するための閾値温度である。運転制御部17−5は、測定された冷媒温度が温度T0以下である場合に着霜の可能性があると判定して次のステップS6に進む。すなわち、室外熱交換器3に着霜が生じて冷媒温度が徐々に低下し、室外熱交換器3の冷媒入口における冷媒温度が温度T0以下とならなければ除霜運転を行わない。温度T0は例えば−2℃である。

0056

運転制御部17−5は、運転開始時刻t0から予め設定された時間t1が経過しているか否かを判定する(S6)。運転制御部17−5は、室内機120a〜120cの暖房運転開始時点から、所定の除霜運転禁止時間である時間t1(例えば30分)が経過していない場合は所定時間t1経過するまで運転を続ける。

0057

運転制御部17−5は、前回除霜時の除霜運転処理(S8)において測定された除霜時間に基づいて暖房運転調整時間を設定する。図23は、記憶除霜運転時間と暖房運転調整時間と暖房運転室内機台数毎の補正時間とを対応付けた暖房運転調整時間テーブルの一例を示す図である。図23における時間の単位は「分」である。暖房運転調整時間は、記憶除霜運転時間に対応付けられて予め設定されている。図23においては、除霜に要した時間が0以上1未満、1以上2未満、2以上3未満、3以上5未満、5以上の場合における暖房運転調整時間はそれぞれ+10分、+5分、0分、−5分、−10分である。図23に示される例の場合、例えば、暖房運転調整時間の初期値が0分であり、前回除霜時の記憶除霜運転時間が1分であるときには、運転制御部17−5は、暖房運転調整時間を5分として設定する。すなわち、運転制御部17−5は、例えば30分の除霜運転禁止時間の経過後、更に5分間、暖房運転させる。つまり、運転制御部17−5は、合計35分の暖房運転をさせてから除霜運転(S8)させる。このとき、運転制御部17−5は、暖房運転室内機台数に応じて暖房運転調整時間を補正することもできる。例えば、図23に示す例の場合、所定の除霜運転禁止時間経過時点における暖房運転室内機台数が1台であるとき、運転制御部17−5は、暖房運転調整時間を更に4分延長して9分とし、合計39分の暖房運転をさせてから除霜運転(S8)させることもできる。運転制御部17−5は、次回の暖房運転調整時間の設定には、上記と同様に暖房運転調整時間の初期値0分を基準として設定することができるし、以下のように設定することもできる。すなわち、運転制御部17−5は、前回設定した暖房運転調整時間を記憶部17−6に記憶させて、その記憶した暖房運転調整時間を基準として次回の暖房運転調整時間を設定することができる。例えば、上記の調整によって暖房運転調整時間が9分となった後に除霜運転をし(S8)、その除霜に要した時間が3分であったとする。この場合、記憶除霜運転時間が3分となる。図23に示す例の場合、運転制御部17−5は、例えば30分の除霜運転禁止時間経過後、更に9分−5分=4分間の暖房運転調整時間が経過するまで暖房運転させる。また、仮に、除霜に要した時間が5分であった場合、上記と同様の計算を行うと9分−10分=−1分となるが、このときには、暖房運転調整時間0分として、30分の除霜運転禁止時間を確保する。すなわち、運転制御部17−5は、例えば30分の除霜運転禁止時間が経過した後、追加の暖房運転を行わず、除霜運転処理(S8)に進める。このように、運転制御部17−5は、図24のステップS5において着霜可能性有りと判断されたとき、前回除霜時の除霜運転処理(S8)において測定された除霜時間に基づいて暖房運転調整時間を設定し、所定の除霜運転禁止時間(例えば30分)が経過するまで暖房運転させた後(S6)、除霜運転(S8)を行う前に、暖房運転調整時間が経過したかを判断する(S7)。運転制御部17−5は、暖房運転調整時間が経過していない場合は当該時間が経過するまで暖房運転を続ける。運転制御部17−5は、暖房運転調整時間が経過したと判定した場合には、除霜運転処理(S8)に進む。

0058

図24の除霜運転(S8)について説明する。当該運転の詳細フローを図25に示す。室外機制御装置17の運転制御部17−5は信号線20a〜20cを介して、室内機制御装置16a〜16cに室内ファンモータ9の運転停止指令を発信する(S8−1)。運転制御部17−5は、除霜時間の計測を開始する(S8−2)。さらに、運転制御部17−5は圧縮機1の運転周波数、室外ファンモータ5の回転数、四方弁2の流路を除霜運転モードのための設定とし、膨張弁6aを停止開度にする(S8−3)。運転制御部17−5は信号線24を介して、圧縮機1を所定の除霜運転周波数で運転させる(S8−4)。このとき、四方弁2の流路は冷房運転時の流路に切り替わる。運転制御部17−5は信号線29を介して、室外熱交除霜入口温度T17の情報を受信する(S8−5)。運転制御部17−5は、室外熱交除霜入口温度T17があらかじめ設定された温度T4以上であれば、室外熱交換器7についた霜を除することができたと判断する(S8−6)。次に、運転制御部17−5は信号線24を介して圧縮機を停止させる(S8−7)。運転制御部17−5は、除霜時間の計測を終了し、除霜運転開始時点から、除霜運転完了時点すなわち室外熱交除霜入口温度T17が温度T4以上となった時点までの時間を計測して記憶部17−6に記憶させる(S8−8)。当該時間を記憶除霜運転時間と称する。運転制御部17−5は圧縮機1の運転周波数、室外ファンモータ5の回転数、四方弁2の流路を暖房運転モードのための設定とし、膨張弁6aを所定開度開ける(S8−9)。また、運転制御部17−5は圧縮機運転時間tの計測を改めて開始し(S8−10)、記憶部17−6は室内機120aが運転状態であることを記憶する(S8−11)。

0059

室外機制御手段17は、ステップS8−4における除霜運転モードのための圧縮機1の運転周波数を暖房運転室内機台数にかかわらず一定値(例えば80Hz)とすることができる。また、室外機制御手段17は、除霜運転モードのための圧縮機1の運転周波数を暖房運転室内機台数に応じて変更することもできる。図20は、暖房運転室内機台数と除霜運転時における圧縮機の設定運転周波数とを対応付けた運転周波数テーブルの一例である。例えば、図20に示すように、暖房運転台数が1台から5台まで増加するにつれて圧縮機1の運転周波数も増加させ、5台以降の圧縮機1の運転周波数を一定とすることができる。図20においては、暖房運転室内機台数が1台、2台、3台、4台、5台、6台のときの圧縮機1の運転周波数はそれぞれ40Hz、60Hz、80Hz、100Hz、120Hz、120Hzである。暖房運転時においては、暖房運転室内機台数が多いほど室外熱交換器3への着霜量も多くなると考えられる。また、除霜運転時においては、圧縮機1の運転周波数が高いほど除霜速度も高くなると考えられる。そこで、図20に示すように、暖房運転室内機台数が1台から5台まで増加するに従って、圧縮機1の運転周波数も40Hzから120Hzまで増加させている。かかる動作によって、暖房運転室内機台数が多い場合に除霜時間が長くなってしまうことを防止している。逆に、暖房運転室内機台数が少ないほど、圧縮機1の運転周波数を低くしている。圧縮機1の運転周波数を低くすれば、圧縮機1の動作音及びその動作のための消費電力を低減できる。かかる動作により、暖房運転室内機台数が多い場合であっても除霜に要する時間を長引かせることなく、且つ暖房運転室内機台数に応じて除霜運転時における圧縮機1の動作音及び消費電力を低減することができる。

0060

上記したように、本実施の形態においては、除霜に要した時間を記憶しておき、その時間に応じて次回以降の着霜判定前の暖房運転時間を調整する。例えば図23に示すように、除霜に要した時間が短い(すなわち着霜量が少ない条件下である)場合には暖房運転時間を長くし、除霜に要した時間が長い(すなわち着霜量が多い条件下である)場合には所定の除霜運転禁止時間を確保しつつ暖房運転時間を短くする。かかる構成によれば、着霜量が少ない条件下においては除霜運転に移行する前の暖房運転時間を長くして室内温度をより高くでき、除霜運転に伴う室温の低下量を低減することができる。一方、着霜量が多い条件下においては除霜運転に移行する前の暖房運転時間を短くして早期に除霜運転に移行でき、着霜による熱交換効率の低下量を低減することができる。このような処理は、除霜に要した時間から運転環境を推定し、次回の除霜時にその推定運転環境に応じた適当な暖房運転時間を確保する処理であり、除霜、暖房運転についての学習機能を有しているということができる。なお、着霜量の少ない条件下とは、例えば、空気調和機1が湿度の低い地域に設置されている場合や、湿度の低い季節に除霜運転した場合である。逆に、着霜量の少ない条件下とは、例えば、空気調和機1が湿度の高い地域に設置されている場合や、湿度の高い季節に除霜運転した場合である。

0061

また、本実施形態の空気調和機1においては、室外熱交換器3の冷媒入口における冷媒温度が所定温度T0(例えば−2℃)以下に低下していなければ着霜が生じていないと判定する。一般に外気温の低い環境下では着霜が生じ難いので、当該判定を行って、空気調和機1がそのような環境下にあると考えられる場合には除霜する必要が無い。かかる動作により、着霜の可能性が無いと判定した場合には、除霜運転(S8)を実行しない。無駄な除霜運転を行わないことにより、室内温度が過剰に低下することを防止できる。また、本実施形態の空気調和機1においては、除霜運転時の圧縮機1の運転周波数を暖房運転室内機台数に応じて変更できる。例えば図20の運転周波数テーブルに示すように、暖房運転室内機台数が少ないほど圧縮機1の運転周波数を低くすることができる。かかる構成により、除霜のために必要となる圧縮機運転周波数を確保しつつ、除霜運転時における圧縮機1の動作音を低減でき、且つ消費電力も低減できる。

0062

本実施形態は、着霜判定前の暖房運転時間を調整する処理(図24のS7)と、除霜運転時の圧縮機1の運転周波数を暖房運転時の暖房運転室内機台数に応じて変更する処理(図25のS8−4)との両方を実行する場合の例であるが、これに限られない。すなわち、図24のステップS7を実行して図25のS8−4では圧縮機1の運転周波数を一定値とすることもできるし、図24のステップS7を実行せず図25のS8−4では圧縮機1の運転周波数を暖房運転時の暖房運転室内機台数に応じて変更することもできる。

0063

本実施形態は、暖房運転調整時間を暖房運転室内機台数に応じて補正した場合の例であるが、当該補正を行わない構成とすることもできる。すなわち、運転制御部17−5は、記憶除霜運転時間に対応する暖房運転調整時間を選択して、所定の除霜運転禁止時間の経過後、当該選択した暖房運転調整時間だけ更に暖房運転させてから除霜運転(S8)を行うことができる。なお、図23に示した時間は一例であり、これに限られない。

0064

実施の形態4.
以下、実施の形態1〜3と異なる部分について主に説明する。
本実施の形態における空気調和機1の構成を図26に示す。実施の形態1は、除霜運転移行時に四方弁2を切り替える場合の例である。これに対して、本実施の形態においては、圧縮機1の吐出口31と室外熱交換器3の冷媒流入口32との間にバイパス配管30を設けている。運転制御部17−5は、暖房運転時には圧縮機1の吐出口31からバイパス配管30への高温ガス冷媒の流入を遮断し、除霜運転時に圧縮機1の吐出口31からバイパス配管30へ高温ガス冷媒を流入させる。圧縮機1から吐出された高温ガス冷媒はバイパス配管30を介して室外熱交換器3に流入する。かかる構成によれば、四方弁2を切り替えることなく、または四方弁2を室外機110内に設けることなく除霜運転が可能となる。当然、実施の形態1と同様に、暖房運転室内機台数が変化した場合の着霜誤検出を防止でき、着霜が実際に生じたときに検出できる。実施の形態2においてもバイパス配管30を設けた同様の構成とすることができ、同様の効果を奏する。

0065

1圧縮機
2四方弁
3室外熱交換器
4室外ファン
5a〜5c室外ファンモータ
6a〜6c膨張弁
7a〜7c室内熱交換器
8a〜8c室内ファン
9a〜9c室内ファンモータ
10a、10bバルブ
11液溜
12吐出温度測定手段
13室外熱交冷媒第1温度測定手段
14 室外熱交冷媒第2温度測定手段
15a〜15c室内機冷媒温度測定手段
16a〜16c室内機制御装置
16−1 受信部
16−2運転状態通知部
16−3運転制御部
16a−4 記憶部
17室外機制御装置
17−1暖房運転台数判別部
17−2吐出温度変化量着霜判定部
17−3吐出温度差着霜出判定部
17−4室外熱交温度差着霜判定部
17−5 運転制御部
17−6 記憶部
18a〜18cリモコン
19a〜29配線
100空気調和機
110室外機
120a〜120c 室内機
30 バイパス配管

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