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技術 空気調和機

出願人 株式会社富士通ゼネラル
発明者 山本浩太郎佐々木遼太
出願日 2017年12月27日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2017-250546
公開日 2019年7月18日 (3ヶ月経過) 公開番号 2019-116992
状態 未査定
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 ファン近傍 回転数テーブル 要求能力 フレアナット 各冷媒配管 運転再開 除霜運転開始条件 上昇制御
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (3)

課題

室外ファンに発生したを、ファン除霜運転により確実に融かすことができる空気調和機を提供する。

解決手段

CPU210は、暖房運転時に、室外ファン27を停止させるとともに、四方弁22を切り替え圧縮機21から吐出された冷媒室外熱交換器23に向かわせる熱交除霜運転が終了した後に、圧縮機21から吐出された冷媒を室外熱交換器23に向かわせたまま、室外ファン27を駆動して室外ファン27を除霜するファン除霜運転を行い、ファン除霜運転中、室外ファン27の近傍の空気温度であるファン近傍空気温度Tfが第1閾値Tct1以下となったら、室外熱交換器23の温度である室外熱交温度Tcを上昇させる室外熱交温度上昇制御を行う。

概要

背景

空気調和機は、外気温度が低いときに暖房運転が行われると、蒸発器として機能する室外熱交換器が発生する。暖房運転において室外熱交換器に発生した霜は、逆サイクル除霜運転を行うことによって融かされる。その後、霜は室外熱交換器の下方に配置されている室外ユニット底板を通じて、ドレン水として排出される。逆サイクル除霜運転を行うときは、空気調和機は、室外ファンを停止するとともに、冷凍サイクル暖房サイクルから冷房サイクル切り替える。そして、空気調和機は圧縮機によって圧縮されて高温となった冷媒を室外熱交換器に流入させる。これにより、室外熱交換器が加熱されて、室外熱交換器に発生した霜が融かされる。

ところで、外気温度が0℃付近で暖房運転を行うときは、室外熱交換器を通過した空気が0℃以下となって室外ファンに当たる。また、室外熱交換器に発生した霜によって室外熱交換器が目詰まりして空気が通らなくなると、吹出口から流入した室外熱交換器を通らない空気が室外ファン当たる。これらにより、室外熱交換器だけでなく室外ファンにも霜が発生する場合がある。

室外ファンに発生した霜は、室外ファンを停止させて実行する上述した逆サイクル除霜運転では融けない。そこで、室外ファンで発生した霜を融かすためにファン除霜運転を行う空気調和機が提案されている。例えば、特許文献1に示す空気調和機では、逆サイクル除霜運転を行って室外熱交換器の除霜を行った後に、圧縮機から吐出された冷媒が室外熱交換器に流入する状態のままで室外ファンを一定時間回転させることが記載されている。これにより、室外熱交換器で加熱された温かい空気を室外ファンに当てて、室外ファンで発生した霜を融かすことができる。

概要

室外ファンに発生した霜を、ファン除霜運転により確実に融かすことができる空気調和機を提供する。CPU210は、暖房運転時に、室外ファン27を停止させるとともに、四方弁22を切り替えて圧縮機21から吐出された冷媒を室外熱交換器23に向かわせる熱交除霜運転が終了した後に、圧縮機21から吐出された冷媒を室外熱交換器23に向かわせたまま、室外ファン27を駆動して室外ファン27を除霜するファン除霜運転を行い、ファン除霜運転中、室外ファン27の近傍の空気温度であるファン近傍空気温度Tfが第1閾値Tct1以下となったら、室外熱交換器23の温度である室外熱交温度Tcを上昇させる室外熱交温度上昇制御を行う。

目的

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、室外ファンに発生した霜を、ファン除霜運転により確実に融解させ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

暖房運転時に、圧縮機、室内熱交換器膨張弁室外熱交換器の順で冷媒循環する冷媒回路と、前記冷媒回路に備えられ、前記圧縮機から吐出された冷媒の流れる方向を切り替え流路切替手段と、前記室外熱交換器に送風する室外ファンと、前記室外熱交換器の温度である室外熱交温度を検出する室外熱交温度検出手段を有し、前記暖房運転時に、前記室外ファンを停止させるとともに、前記流路切替手段を切り替えて前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室外熱交換器に向かわせる熱交除霜運転と、前記熱交除霜運転が終了した後に、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室外熱交換器に向かわせたまま、前記室外ファンを駆動して同室外ファンを除霜するファン除霜運転と、を行う制御手段と、を有する空気調和機であって、前記制御手段は、前記ファン除霜運転中、前記室外ファンの近傍の空気の温度であるファン近傍空気温度が第1閾値以下となったら、前記室外熱交換器の温度を上昇させる室外熱交温度上昇制御を行う、ことを特徴とする空気調和機。

請求項2

前記ファン近傍空気温度は、前記室外熱交温度である、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

前記制御手段は、前記ファン除霜運転中、前記ファン近傍空気温度が前記第1閾値よりも低い第2閾値以下となったら、前記ファン除霜運転を終了させる、ことを特徴とする請求項1または2に記載の空気調和機。

技術分野

0001

本発明は、暖房運転時に逆サイクル除霜運転を行う空気調和機に関するものである。

背景技術

0002

空気調和機は、外気温度が低いときに暖房運転が行われると、蒸発器として機能する室外熱交換器が発生する。暖房運転において室外熱交換器に発生した霜は、逆サイクル除霜運転を行うことによって融かされる。その後、霜は室外熱交換器の下方に配置されている室外ユニット底板を通じて、ドレン水として排出される。逆サイクル除霜運転を行うときは、空気調和機は、室外ファンを停止するとともに、冷凍サイクル暖房サイクルから冷房サイクル切り替える。そして、空気調和機は圧縮機によって圧縮されて高温となった冷媒を室外熱交換器に流入させる。これにより、室外熱交換器が加熱されて、室外熱交換器に発生した霜が融かされる。

0003

ところで、外気温度が0℃付近で暖房運転を行うときは、室外熱交換器を通過した空気が0℃以下となって室外ファンに当たる。また、室外熱交換器に発生した霜によって室外熱交換器が目詰まりして空気が通らなくなると、吹出口から流入した室外熱交換器を通らない空気が室外ファン当たる。これらにより、室外熱交換器だけでなく室外ファンにも霜が発生する場合がある。

0004

室外ファンに発生した霜は、室外ファンを停止させて実行する上述した逆サイクル除霜運転では融けない。そこで、室外ファンで発生した霜を融かすためにファン除霜運転を行う空気調和機が提案されている。例えば、特許文献1に示す空気調和機では、逆サイクル除霜運転を行って室外熱交換器の除霜を行った後に、圧縮機から吐出された冷媒が室外熱交換器に流入する状態のままで室外ファンを一定時間回転させることが記載されている。これにより、室外熱交換器で加熱された温かい空気を室外ファンに当てて、室外ファンで発生した霜を融かすことができる。

先行技術

0005

特開2010−121789号公報

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1に示す空気調和機では、室外熱交換器の除霜運転やファン除霜運転を予め定められた運転時間で、且つ、予め定められた室外ファンの回転数で行っていた。ファン除霜運転時に外気温度が低い場合は、室外熱交換器の温度が低下しやすくなる。また、逆サイクル除霜運転の開始時点の室外熱交換器で発生した霜の量が多いと、逆サイクル除霜運転時に霜を融かすことに多くの熱量を費やすため、ファン除霜運転の開始時の室外熱交換器の温度が低くなる。このような状況で室外ファンを駆動させると、室外ファンの近傍の空気の温度がすぐに室外ファンで発生した霜の融解温度(0℃)以下にまで低下してしまい、除霜ができなくなるという問題が生じる。

0007

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、室外ファンに発生した霜を、ファン除霜運転により確実に融解させる空気調和機を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上記の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、暖房運転時に、圧縮機、室内熱交換器膨張弁、室外熱交換器の順で冷媒が循環する冷媒回路と、前記冷媒回路に備えられ、前記圧縮機から吐出された冷媒の流れる方向を切り替える流路切替手段と、前記室外熱交換器に送風する室外ファンと、前記室外熱交換器の温度である室外熱交温度を検出する室外熱交温度手段を有し、前記暖房運転時に、前記室外ファンを停止させるとともに、前記流路切替手段を切り替えて前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室外熱交換器に向かわせる熱交除霜運転と、前記熱交除霜運転が終了した後に、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室外熱交換器に向かわせたまま、前記室外ファンを駆動して同室外ファンを除霜するファン除霜運転を行う制御手段と、を有する。前記制御手段は、前記ファン除霜運転中、前記室外ファンの近傍の空気の温度であるファン近傍空気温度が第1閾値以下となったら、前記室外熱交換器の温度を上昇させる室外熱交温度上昇制御を行う。

発明の効果

0009

上記のように構成した本発明の空気調和機によれば、ファン除霜運転時に、室外ファンの近傍の空気温度であるファン近傍空気温度が第1閾値以下となったら、室外熱交換器の温度である室外熱交温度を上昇させる室外熱交温度上昇制御を行う。これにより、室外ファンに発生した霜を、ファン除霜運転時により確実に融解させることができる。

図面の簡単な説明

0010

本発明の実施形態における、空気調和機の説明図であり、(A)は冷媒回路図、(B)は室外機制御手段のブロック図である。
本発明の実施形態における、ファン除霜制御テーブルである。

0011

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、室外機と室内機が2本の冷媒配管で接続された空気調和機を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

0012

図1(A)に示すように、本実施形態における空気調和機1は、屋外に設置される室外機2と、室内に設置され室外機2に液管4およびガス管5で接続された室内機3を備えている。詳細には、室外機2の閉鎖弁25と室内機3の液管接続部33が液管4で接続されている。また、室外機2の閉鎖弁26と室内機3のガス管接続部34がガス管5で接続されている。以上により、空気調和機1の冷媒回路10が形成される。

0013

<室外機の構成>
まずは、室外機2について説明する。室外機2は、圧縮機21と、四方弁22と、室外熱交換器23と、膨張弁24と、液管4が接続された閉鎖弁25と、ガス管5が接続された閉鎖弁26と、室外ファン27を備えている。そして、室外ファン27を除くこれら各装置が後述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路10の一部をなす室外機冷媒回路10aを形成している。

0014

圧縮機21は、図示しないインバータにより回転数が制御されることで、運転容量を変えることができる容量可変型圧縮機である。圧縮機21の冷媒吐出側は、四方弁22のポートaと吐出管61で接続されている。また、圧縮機21の冷媒吸入側は、四方弁22のポートcと吸入管66で接続されている。

0015

四方弁22は、冷媒の流れる方向を切り替えるための弁であり、a、b、c、dの4つのポートを備えている。ポートaは、上述したように圧縮機21の冷媒吐出側と吐出管61で接続されている。ポートbは、室外熱交換器23の一方の冷媒出入口と冷媒配管62で接続されている。ポートcは、上述したように圧縮機21の冷媒吸入側と吸入管66で接続されている。そして、ポートdは、閉鎖弁26と室外機ガス管64で接続されている。尚、四方弁22が、本発明の流路切替手段である。

0016

室外熱交換器23は、冷媒と、後述する室外ファン27の回転により室外機2の内部に取り込まれた外気熱交換させるものである。室外熱交換器23の一方の冷媒出入口は、上述したように四方弁22のポートbと冷媒配管62で接続され、他方の冷媒出入口は閉鎖弁25と室外機液管63で接続されている。室外熱交換器23は、後述する四方弁22の切り替えによって、冷房運転時は凝縮器として機能し、暖房運転時は蒸発器として機能する。

0017

膨張弁24は、図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁である。具体的には、パルスモータに加えられるパルス数によりその開度が調整される。膨張弁24は、暖房運転時は圧縮機21から吐出される冷媒の温度である吐出温度が所定の目標温度となるように、その開度が調整される。また、膨張弁24は、冷房運転時は凝縮器として機能する後述する室内熱交換器31の冷媒出口側における冷媒過冷却度が所定の目標過冷却度となるように、その開度が調整される。

0018

室外ファン27は樹脂材で形成されており、室外熱交換器23の近傍に配置されている。室外ファン27は、その中心部がファンモータ27aの図示しない回転軸に接続されている。ファンモータ27aが回転することで室外ファン27が回転する。室外ファン27の回転によって、室外機2の図示しない吸込口から室外機2の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器23において冷媒と熱交換した外気を、室外機2の図示しない吹出口から室外機2外部へ放出する。

0019

以上説明した構成の他に、室外機2には各種のセンサが設けられている。図1(A)に示すように、吐出管61には、圧縮機21から吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ71と、圧縮機21から吐出される冷媒の温度(上述した吐出温度)を検出する吐出温度センサ73が設けられている。吸入管66には、圧縮機21に吸入される冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ72と、圧縮機21に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ74が設けられている。

0020

室外熱交換器23の図示しない冷媒パスの略中間部には、室外熱交換器23の温度である室外熱交温度を検出する熱交温度センサ75が設けられている。そして、室外機2の図示しない吸込口付近には、室外機2の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ76が備えられている。

0021

また、室外機2には、室外機制御手段200が備えられている。室外機制御手段200は、室外機2の図示しない電装品箱に格納されている制御基板に搭載されている。図1(B)に示すように、室外機制御手段200は、CPU210と、記憶部220と、通信部230と、センサ入力部240を備えている。

0022

記憶部220は、フラッシュメモリで構成されており、室外機2の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機21や室外ファン27等の制御状態等を記憶している。また、図示は省略するが、記憶部220には室内機3から受信する要求能力に応じて圧縮機21の回転数を定めた回転数テーブルが予め記憶されている。

0023

通信部230は、室内機3との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部240は、室外機2の各種センサでの検出結果を取り込んでCPU210に出力する。

0024

CPU210は、前述した室外機2の各センサでの検出結果を、センサ入力部240を介して取り込む。さらには、CPU210は、室内機3から送信される制御信号を、通信部230を介して取り込む。CPU210は、取り込んだ検出結果や制御信号等に基づいて、圧縮機21や室外ファン27の駆動制御を行う。また、CPU210は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、四方弁22の切り替え制御を行う。さらには、CPU210は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、膨張弁24の開度調整を行う。

0025

<室内機の構成>
次に、図1(A)を用いて、室内機3について説明する。室内機3は、室内熱交換器31と、室内ファン32と、液管4の他端が接続された液管接続部33と、ガス管5の他端が接続されたガス管接続部34を備えている。そして、室内ファン32を除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路10の一部をなす室内機冷媒回路10bを形成している。

0026

室内熱交換器31は、冷媒と後述する室内ファン32の回転により室内機3の図示しない吸込口から室内機3の内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものである。室内熱交換器31の一方の冷媒出入口は、液管接続部33と室内機液管67で接続されている。室内熱交換器31の他方の冷媒出入口は、ガス管接続部34と室内機ガス管68で接続されている。室内熱交換器31は、室内機3が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機3が暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。尚、液管接続部33やガス管接続部34では、各冷媒配管が溶接フレアナット等により接続されている。

0027

室内ファン32は樹脂材で形成されており、室内熱交換器31の近傍に配置されている。室内ファン32は、図示しないファンモータによって回転することで、室内機3の図示しない吸込口から室内機3の内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器31において冷媒と熱交換した室内空気を室内機3の図示しない吹出口から室内へ吹き出す。

0028

以上説明した構成の他に、室内機3には各種のセンサが設けられている。室内機液管67には、室内熱交換器31に流入あるいは室内熱交換器31から流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ77が設けられている。室内機ガス管68には、室内熱交換器31から流出あるいは室内熱交換器31に流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ78が設けられている。そして、室内機3の図示しない吸込口付近には、室内機3の内部に流入する室内空気の温度、すなわち室温を検出する室温センサ79が備えられている。

0029

<冷媒回路の動作>
次に、本実施形態における空気調和機1の空調運転時の冷媒回路10における冷媒の流れや各部の動作について、図1(A)を用いて説明する。以下の説明では、まず、室内機3が暖房運転を行う場合について説明し、次に、冷房運転を行う場合について説明する。そして、室外熱交換器23で発生した霜を溶かす熱交除霜運転と、室外ファン27で発生した霜を溶かすファン除霜運転からなる除霜運転を行う場合について説明する。

0030

<暖房運転>
室内機3が暖房運転を行う場合、CPU210は、図1(A)に示すように四方弁22を実線で示す状態、すなわち、四方弁22のポートaとポートdが連通するよう、また、ポートbとポートcが連通するよう、切り替える。これにより、冷媒回路10において実線矢印で示す方向に冷媒が循環し、室外熱交換器23が蒸発器として機能するとともに、室内熱交換器31が凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。

0031

圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、吐出管61を流れて四方弁22に流入し、四方弁22から室外機ガス管64を流れて、閉鎖弁26を介してガス管5に流入する。ガス管5を流れる冷媒は、ガス管接続部34を介して室内機3に流入する。

0032

室内機3に流入した冷媒は、室内機ガス管68を流れて室内熱交換器31に流入し、室内ファン32の回転により室内機3の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。このように、室内熱交換器31が凝縮器として機能し、室内熱交換器31で冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機3が設置された室内の暖房が行われる。

0033

室内熱交換器31から流出した冷媒は、室内機液管67を流れ、液管接続部33を介して液管4に流入する。液管4を流れ、閉鎖弁25を介して室外機2に流入した冷媒は、室外機液管63を流れて膨張弁24を通過する際に減圧される。上述したように、暖房運転時の膨張弁24の開度は、圧縮機21の吐出温度が所定の目標温度となるように調整される。

0034

膨張弁24を通過して室外熱交換器23に流入した冷媒は、室外ファン27の回転により室外機2の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器23から冷媒配管62に流出した冷媒は、四方弁22、吸入管66を流れ、圧縮機21に吸入されて再び圧縮される。

0035

<冷房運転>
室内機3が冷房運転あるいは除霜運転を行う場合、CPU210は、図1(A)に示すように四方弁22を破線で示す状態、すなわち、四方弁22のポートaとポートbとが連通するよう、また、ポートcとポートdとが連通するよう、切り替える。これにより、冷媒回路10において破線矢印で示す方向に冷媒が循環し、室外熱交換器23が凝縮器として機能するとともに室内熱交換器31が蒸発器として機能する冷房サイクルとなる。

0036

圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、吐出管61を流れて四方弁22に流入し、四方弁22から冷媒配管62を流れて室外熱交換器23に流入する。室外熱交換器23に流入した冷媒は、室外ファン27の回転により室外機2の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。

0037

室外熱交換器23から流出した冷媒は室外機液管63を流れ、膨張弁24を通過する際に減圧される。上述したように、冷房運転時の膨張弁24の開度は、凝縮器として機能する室内熱交換器31の冷媒出口側における冷媒過冷却度が所定の目標過冷却度となるように、調整される。

0038

膨張弁24を通過した冷媒は、閉鎖弁25を介して液管4に流出する。液管4を流れ、液管接続部33を介して室内機3に流入した冷媒は、室内機液管67を流れて室内熱交換器31に流入する。

0039

室内熱交換器31に流入した冷媒は、室内ファン32の回転により室内機3の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。このように、室内熱交換器31が蒸発器として機能し、冷房運転の場合は、室内熱交換器31で冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機3が設置された室内の冷房が行われる。

0040

室内熱交換器31から流出した冷媒は、室内機ガス管68を流れ、ガス管接続部34を介してガス管5に流出する。ガス管5を流れる冷媒は、閉鎖弁26を介して室外機2に流入し、室外機ガス管64、四方弁22、吸入管66の順に流れ、圧縮機21に吸入されて再び圧縮される。

0041

<除霜運転>
除霜運転は、室外熱交換器23に発生した霜を融かす熱交除霜運転と、室外ファン27で発生した霜を融かすファン除霜運転で構成されている。熱交除霜運転では、冷媒回路10が前述した冷房サイクルとされ、室外ファン27を停止させた状態で圧縮機21から吐出される高温の冷媒を室外熱交換器23に流すことで、室外熱交換器23に発生した霜を融かす。また、ファン除霜運転は、後述するファン除霜運転開始条件成立した場合に、熱交除霜運転に引き続いて行われる運転である。ファン除霜運転では、冷媒回路10が熱交除霜運転と同じ冷房サイクルのままで室外ファン27を駆動する。

0042

以上説明したファン除霜運転時の室外ファン27の近傍の空気の温度を高い温度で維持させることが本発明の目的であり、以下のその具体的な方法について説明する。
以下の説明では、除霜運転時に室外機制御手段200のCPU210が行う処理の流れについて、図3を用いて説明する。尚、以下の説明では、室外ファン27の近傍の空気の温度であるファン近傍空気温度をTf(単位:℃)、ファン除霜運転時の室外熱交換器23の温度である室外熱交温度をTc(単位:℃)、ファン除霜運転時の圧縮機21の回転数をRc(単位:rps)、ファン除霜運転時の室外ファン27の回転数をRfo(単位:rpm)とする。

0043

<ファン除霜運転時の室外ファン27の回転数制御について>
空気調和機1が熱交除霜運転を終了した後に、ファン除霜運転開始条件が成立した場合は、空気調和機1はファン除霜運転を行う。尚、ファン除霜運転開始条件とは、予め試験等を行って定められたものであり、室外ファン27で発生している霜の量が、室外ファン27の駆動に支障をきたすレベルであることを示すものである。ファン除霜運転開始条件の具体的な例としては、熱交除霜運転終了時に外気温度センサ76で検出した外気温度が−10℃以上かつ5℃以下の場合、等である。

0044

ファン除霜運転を開始した直後は、圧縮機21の回転数Rcは、所定の回転数(例えば、90rps)であって、室外ファン27の回転数Rfoは、例えば、使用範囲の下限回転数(例えば、200rpm)である。ファン除霜運転時に外気温度が低い場合は、室外熱交温度Tcが低下しやすくなる。また、熱交除霜運転開始時点の室外熱交換器23で発生した霜の量が多いと、熱交除霜運転時に霜を融かすことに多くの熱量を費やすため、ファン除霜運転開始時の室外熱交温度Tcの温度が低くなる。このような状況で室外ファン27を駆動させると、ファン近傍空気温度Tfがすぐに室外ファン27で発生した霜の融解温度(0℃)以下にまで低下してしまい、除霜ができなくなるという問題が生じる。

0045

そこで、本実施形態では、ファン近傍空気温度Tfが室外ファン27で発生した霜の融解温度以下とならないようにするために、室外熱交温度Tcに応じて室外ファン27の回転数と圧縮機21の回転数を調整する。

0046

<除霜運転時の処理の流れ>
次に、図3に示すフローチャートを用いて、除霜運転、つまり、熱交除霜運転およびファン除霜運転を行う際に、室外機制御手段200のCPU210が実行する処理について説明する。尚、上記各除霜運転を行う際の冷媒回路100における冷媒の流れは前述した冷房運転時と同じであるため、詳細な説明を省略する。

0047

図2に示すフローチャートは、CPU210が除霜運転を行う際の処理の流れを示すものであり、STはステップを表しこれに続く番号はステップ番号を表している。尚、図3では、本発明に関わる処理を中心に説明しており、これ以外の処理、例えば、使用者の指示した設定温度や風量等の運転条件に対応した冷媒回路100の制御といった、空気調和機1に関わる一般的な処理については説明を省略している。

0048

CPU210は、暖房運転を行っているときに、除霜運転開始条件が成立しているか否かを判断する(ST101)。ここで、除霜運転開始条件とは、予め試験等を行って定められたものであり、室外熱交換器23での着霜量暖房能力に支障をきたすレベルであることを示すものである。除霜運転開始条件の具体的な例としては、暖房運転時間(空気調和機1を暖房運転で起動した時点、あるいは、除霜運転から暖房運転に復帰した時点から暖房運転を継続している時間)が30分以上経過した後で、かつ、熱交温度センサ75で検出した冷媒温度が外気温度センサ36で検出した外気温度よりも5℃以上低い状態が、10分以上継続した場合や、前回の除霜運転が終了してから所定時間(例:180分)が経過した場合、等である。

0049

除霜運転開始条件が成立していない場合は(ST101−No)、CPU210は、現在行っている暖房運転を継続する(ST102)。除霜運転開始条件が成立した場合は(ST101−Yes)、CPU210は、熱交除霜運転を実行する(ST103)。熱交除霜運転では、CPU210は、圧縮機21および室外ファン27を停止し、四方弁22を切り替えて、冷媒回路100を冷房運転時の状態とした後、圧縮機21を所定回転数で起動して室外熱交換器23の除霜を行う。熱交除霜運転を行っているときは、室外ファン27および室内ファン32は停止している。これにより、圧縮機21から吐出されて室外熱交換器23に流入した冷媒は、室外熱交換器23に発生した霜を融かす。尚、熱交除霜運転を行うときの圧縮機21の所定回転数は、前述したように、できる限り高い回転数(例えば、90rps)であることが望ましい。

0050

次に、CPU210は、熱交除霜運転終了条件が成立したか否かを判断する(ST104)。ここで、熱交除霜運転終了条件とは、予め試験等を行って定められたものであり、室外熱交換器23で発生した霜が融解したと考えられる条件である。熱交除霜運転終了条件の具体的な例としては、熱交温度センサ75で検出した室外熱交換器23から流出する冷媒温度が10℃以上となったか否か、や、室外熱交除霜運転を開始してから所定時間(例:10分)が経過したか否か等である。

0051

熱交除霜運転終了条件が成立していなければ(ST104−No)、CPU210は、ST103に処理を戻し熱交除霜運転を継続する。熱交除霜運転終了条件が成立していれば(ST104−Yes)、CPU210は、ファン除霜運転開始条件が成立しているか否かを判断する(ST105)。ここで、ファン除霜運転開始条件とは、予め試験等を行って定められたものであり、室外ファン27で発生している霜の量が、室外ファン27の駆動に支障をきたすレベルであることを示すものである。ファン除霜運転開始条件の具体的な例としては、熱交除霜運転終了時に外気温度センサ76で検出した外気温度が−10℃以上かつ5℃以下の場合、等である。ファン除霜運転開始条件が成立していなければ(ST105−No)、つまり、室外ファン27で発生している霜の量が、室外ファン27の駆動に支障のないレベルであれば、CPU210は、ST111に処理を進める。

0052

ファン除霜運転開始条件が成立した場合は(ST105−Yes)、つまり、室外ファン27で発生している霜の量が、室内ファン27の駆動に支障のあるレベルであれば、CPU210は、室外ファン27を所定回転数Rfopで駆動して(ST106)、ファン除霜運転を開始する。ここで、所定回転数Rfopは、予め記憶部220に記憶されているもので、ファン除霜運転で室外ファン27で発生した霜が溶けることが判明している低回転数である。尚、所定回転数Rfopは例えば、室外ファン27の使用範囲の下限回転数である。

0053

次に、CPU210は、ファン近傍空気温度Tfが第1閾値Tct1以下であるか否かを判断する(ST107)。ファン近傍空気温度Tfは、室外ファン27の近傍に設置した図示しない温度検出手段の検出値としても良いが、ファン近傍空気温度Tfに相関性のあるパラメータを用いても良い。例えば、本実施形態では、熱交温度センサ75で検出した室外熱交温度Tcをファン近傍空気温度Tfに読み替えて、熱交温度センサ75で検出した室外熱交温度Tcが第1閾値Tct1以下であるか否かを判断する。第1閾値Tct1(単位:℃)とは、予め試験等により定められ室外機制御手段200の記憶部220に記憶されているもので、ファン近傍空気温度Tfが融解温度(0℃)付近になると考えられる室外熱交換器23の温度(例えば、3℃)である。室外熱交温度Tcが第1閾値Tct1以下ではない場合(ST107−No)、つまり、室外熱交温度Tcが霜を融解させるのに十分な温度であれば、CPU210は、ST110に処理を進める。

0054

室外熱交温度Tcが第1閾値Tct1以下である場合(ST107−Yes)、室外ファン27の回転数Rfoと圧縮機21の回転数Rcを調整する(ST108)。具体的には、ファン近傍空気温度Tfが融解温度付近になると、霜が融解しにくくなるため、室外熱交温度Tcが第1閾値Tct1以下となった場合は室外熱交温度Tcが上昇させる必要がある。室外熱交温度Tcを上昇させるためには、室外ファン27の回転数Rfoを低下させ、圧縮機の回転数Rcを上昇させる。尚、ファン除霜運転開始時の室外ファン27の回転数は所定回転数Rfopであり、所定回転数Rfopは室外ファン27の使用範囲の下限回転数なので、ここでは更に低い回転数を設定する。通常運転時使用されないような極低回転となるため、風量が安定しなくなるがファン除霜運転時には風量の安定性は重要視されないので問題ない。

0055

次に、CPU210は、ファン近傍空気温度Tfが第2閾値Tct2より大きいか否かを判断する(ST109)。尚、本実施形態では、熱交温度センサ75で検出した室外熱交温度Tcをファン近傍空気温度Tfに読み替えているので、熱交温度センサ75で検出した室外熱交温度Tcが第2閾値Tct2より大きいか否かを判断する。第2閾値Tct2(単位:℃)とは、第1閾値Tct1よりも低い温度であり、予め試験等により定められ室外機制御手段200の記憶部220に記憶されているもので、室外ファン27の近傍の空気温度が氷点下になると考えられる室外熱交換器23の温度(例えば、0℃)である。室外熱交温度Tcが第2閾値Tct2より大きくない場合(ST109−No)、室外ファン27の回転数Rfoを低下させ、圧縮機21の回転数Rcを上昇させたのにもかかわらず、室外熱交温度Tcが低下しており、室外ファン27で発生した霜を融解させることができないため、CPU210は、ST111に処理を進める。

0056

室外熱交温度Tcが第2閾値Tct2より大きい場合(ST109−Yes)、CPU210は、ファン除霜運転開始時点から所定時間が経過したか否かを判断する(ST110)。所定時間とは、予め試験等により定められ室外機制御手段200の記憶部220に記憶されている時間(例えば、90秒)である。ファン除霜運転開始時点から所定時間が経過していなければ(ST110−No)、CPU210は、ファン除霜運転を継続して、ST107に処理を戻す。

0057

ファン除霜運転開始時点から所定時間が経過していれば(ST110−Yes)、CPU210は、暖房運転を再開する(ST111)。ここで、運転再開にあたって、CPU210は、圧縮機21および室外ファン27を停止し、四方弁22を切り替えて、冷媒回路10を暖房運転時の状態にする。

0058

以上説明したように、本実施形態の空気調和機1では、ファン除霜運転時にファン近傍空気温度Tfが室外ファン27で発生した霜の融解温度以下とならないようにするために、室外熱交温度Tcに応じて室外ファン27の回転数と圧縮機21の回転数を調整しているので、ファン除霜運転で室外ファン27で発生した霜を確実に融かすことができる。

0059

尚、本実施形態では、室外熱交温度Tcをファン近傍空気温度Tfとみなして、室外熱交温度Tcに応じて室外ファン27の回転数Rfoと圧縮機21の回転数Rcを調整しているが、室外ファン27の近傍に設置した図示しない温度検出手段の検出値をファン近傍空気温度Tfにしても良い。この場合は、当該温度検出手段は、室外熱交換器23の風下側、且つ、室外ファン27の風上側に設置することが望ましい。

実施例

0060

また、本実施形態では、室外熱交温度Tcを上昇させる手段、すなわち、室外熱交温度上昇手段として、室外ファン27の回転数Rfoと圧縮機21の回転数Rcを調整する方法をとっているが、これに限るものではない。例えば、室外熱交換器23を加熱するヒータ別途設けて、室外熱交温度Tcが第1閾値以下となったら当該ヒータに通電するようにしても良い。

0061

1空気調和機
2室外機
3室内機
21圧縮機
23室外熱交換器
24膨張弁
27室外ファン
27aファンモータ
31室内熱交換器
32室内ファン
100冷媒回路
200 室外機制御手段
210 CPU
220 記憶部
Rc圧縮機回転数
Rfo室外ファン回転数
Tc室外熱交温度
Tct1 第1閾値
Tct2 第2閾値

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