JP2009109097A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】快適性に優れた空気調和装置を提供する。
【解決手段】室外機１と、室外機１と接続された室内機１１からなり、室外機１は、圧縮機２と、室外熱交換器３と、室外送風機４と、四方弁７と、絞り装置８と、室外の温度を検出する室外気温検知装置１０と、室外熱交換器３の温度を検知する室外熱交換器温度検知装置９とを有し、室内機１１は、室内熱交換器１３と、室内送風機１２と、室内の温度を検知する室内吸込み温度検知装置１５と、室内温度を設定する運転設定装置１６とを有し、室内の温度と運転設定装置１６で設定された設定温度との差温に応じて、圧縮機２を制御する空気調和装置において、外気温に応じて、圧縮機２を制御する差温設定値をかえるもので、室外気温が高く、室外からの輻射熱の影響を受ける場合でも、部屋全体の温度を確実に設定温度に近づけることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和装置に関するもので、特に空気調和装置の制御に関するものである。

従来の空気調和装置は、吸込み温度と設定温度の差に応じて、可変容量圧縮機（以下圧縮機と表現する）の運転周波数を決定し、かつ吸込み温度と設定温度の差が所定の温度以下（例えば吸込み温度−設定温度＝−２℃以下）になると圧縮機を停止（サーモオフ）するように制御されていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−３００４０１号公報

しかしながら、上記従来の空気調和装置では、室外気温に関係なく、吸込み温度と設定温度の差が所定の温度以下（例えば冷房の場合 吸込み温度−設定温度＝−２℃以下）になると圧縮機を停止（サーモオフ）するように制御していたが、実際の建物では、室外気温により壁からの輻射熱の影響を受けるので、例えば冷房運転の場合、室外気温度が高いと、輻射熱の影響で部屋全体が設定温度になる前に圧縮機が停止（サーモオフ）してしまうことがあり、空気調和装置の快適性を大きく損なっていた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、快適性に優れた空気調和装置を提供することを目的とするものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、室外機と、前記室外機と冷媒液管と冷媒ガス管を介して接続された室内機からなり、前記室外機は、圧縮機と、室外熱交換器と、室外送風機と、四方弁と、絞り装置と、室外の温度を検出する室外気温検知装置と、前記室外熱交換器の温度を検知する室外熱交換器温度検知装置とを有し、前記室内機は、室内熱交換器と、室内送風機と、室内の温度を検知する室内吸込み温度検知装置と、前記室内機の運転モードや室内温度を設定する運転設定装置とを有し、前記室内吸込み温度検知装置で検知された室内の温度と前記運転設定装置で設定された設定温度との差温に応じて、前記圧縮機を制御する空気調和装置において、前記室外吸い込み温度検知装置で検知された外気温に応じて、前記圧縮機を制御する差温設定値をかえるもので、室外気温が高く、室外からの輻射熱の影響を受ける場合でも、部屋全体の温度を確実に設定温度に近づけることが可能となり、快適性に優れた空気調和装置を供給することができる。

本発明の空気調和装置は、室外機と、前記室外機と冷媒液管と冷媒ガス管を介して接続された室内機からなり、前記室外機は、圧縮機と、室外熱交換器と、室外送風機と、四方弁と、絞り装置と、室外の温度を検出する室外気温検知装置と、前記室外熱交換器の温度を検知する室外熱交換器温度検知装置とを有し、前記室内機は、室内熱交換器と、室内送風機と、室内の温度を検知する室内吸込み温度検知装置と、前記室内機の運転モードや室内温度を設定する運転設定装置とを有し、前記室内吸込み温度検知装置で検知された室内の温度と前記運転設定装置で設定された設定温度との差温に応じて、前記圧縮機を制御すると共に、前記室外熱交換器温度検知装置で検知された温度により前記室外送風機を制御する空気調和装置において、前記室外熱交換器温度検知装置で検知された温度と前記室外送風機の回転数に応じて、前記圧縮機を制御する差温設定値をかえるもので、室外気温が
高く、室外からの輻射熱の影響を受ける場合でも、部屋全体の温度を、確実に設定温度に近づけることが可能となり、快適性に優れた空気調和装置を供給することができる。

本発明の空気調和装置は、室外気温に応じて吸込み温度と設定温度の差温を変更し、サーモオフすべき温度を変更し（室外気温が高い場合は 冷房時は下げる、暖房時は下げる）、部屋全体が確実に設定温度に近づくように制御することにより、快適性が高い空気調和装置を供給することができる。

第１の発明は、室外機と、前記室外機と冷媒液管と冷媒ガス管を介して接続された室内機からなり、前記室外機は、圧縮機と、室外熱交換器と、室外送風機と、四方弁と、絞り装置と、室外の温度を検出する室外気温検知装置と、前記室外熱交換器の温度を検知する室外熱交換器温度検知装置とを有し、前記室内機は、室内熱交換器と、室内送風機と、室内の温度を検知する室内吸込み温度検知装置と、前記室内機の運転モードや室内温度を設定する運転設定装置とを有し、前記室内吸込み温度検知装置で検知された室内の温度と前記運転設定装置で設定された設定温度との差温に応じて、前記圧縮機を制御する空気調和装置において、前記室外吸い込み温度検知装置で検知された外気温に応じて、前記圧縮機を制御する差温設定値をかえるもので、室外気温が高く、室外からの輻射熱の影響を受ける場合でも、部屋全体の温度を確実に設定温度に近づけることが可能となり、快適性に優れた空気調和装置を供給することができる。

第２の発明は、室外機と、前記室外機と冷媒液管と冷媒ガス管を介して接続された室内機からなり、前記室外機は、圧縮機と、室外熱交換器と、室外送風機と、四方弁と、絞り装置と、室外の温度を検出する室外気温検知装置と、前記室外熱交換器の温度を検知する室外熱交換器温度検知装置とを有し、前記室内機は、室内熱交換器と、室内送風機と、室内の温度を検知する室内吸込み温度検知装置と、前記室内機の運転モードや室内温度を設定する運転設定装置とを有し、前記室内吸込み温度検知装置で検知された室内の温度と前記運転設定装置で設定された設定温度との差温に応じて、前記圧縮機を制御すると共に、前記室外熱交換器温度検知装置で検知された温度により前記室外送風機を制御する空気調和装置において、前記室外熱交換器温度検知装置で検知された温度と前記室外送風機の回転数に応じて、前記圧縮機を制御する差温設定値をかえるもので、室外気温が高く、室外からの輻射熱の影響を受ける場合でも、部屋全体の温度を、確実に設定温度に近づけることが可能となり、快適性に優れた空気調和装置を供給することができる。

第３の発明は、特に、第２の発明の室内吸込み温度検知装置で検知された室内の温度と運転設定装置で設定された設定温度との差温により、室外熱交換器温度検知装置で検知された温度により室外送風機を制御する温度設定値を変更するもので、室外気温が高く、室外からの輻射熱の影響を受ける場合でも、部屋全体の温度を確実に設定温度に近づけることが可能となり、快適性に優れた空気調和装置を供給することができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の室内吸込み温度検知装置で検知された室内の温度と運転設定装置で設定された設定温度との差温に応じて、絞り装置を制御するようにしたもので、室外気温が高く、室外からの輻射熱の影響を受ける場合でも、部屋全体の温度を確実に設定温度に近づけることが可能となり、快適性に優れた空気調和装置を供給することができる。

以下、本発明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、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空気調和装置の冷凍サイクル図、図２は、同空気調和装置のフローチャート、表１は、同空気調和装置が設置された室内の温度と設定温度との差温と差温信号との関係を示す表、表２は、同空気調和装置のサーモオフ点を示す表である。

図１において、本実施の形態における空気調和装置は、室外機１と、冷媒液管５と冷媒ガス管６を介してその室外機１と接続された室内機１１から構成され、室外機１には圧縮機２と、室外熱交換器３と、室外送風機４と、冷暖房運転切換用の四方弁７と、絞り装置８が設けられている。さらに、室外機１には、室外熱交換器３の温度を検出する室外熱交換器温度検知装置９と、室外の温度を検出する室外気温検知装置１０が設けられている。

一方、室内機１１には、室内送風機１２と、室内熱交換器１３と、室内熱交換器１３の温度を検出する室内熱交換器温度検知装置１４と、空気調和装置が設置された部屋の室温を検出する室内吸込み温度検知装置１５と、居住者が希望する運転モード（冷房または暖房）、室内温度、運転あるいは停止、風量及び風向を設定できる運転設定装置１６が設け
られている。

以上のように構成された空気調和装置の冷凍サイクルにおいて、冷房あるいは除湿運転時には、圧縮機２から吐出された冷媒は、四方弁７を介して室外熱交換器３へと流れ、室外送風機４の駆動により室外熱交換器３で室外空気と熱交換して凝縮液化し、次に絞り装置８を通過することにより減圧された冷媒は、室内熱交換器１３で蒸発した後に、冷媒ガス管６を通り四方弁７を介して再び圧縮機２に吸入される（暖房の説明は省略する）。

次に、本実施の形態における空気調和装置の制御について図２、表１、表２を用いて説明する。

居住者が、運転設定装置１６で冷房または除湿を選択し、設定温度Ｔａ（ここでは、例えば１６℃）で運転を開始すると（Ｓ１、Ｓ２）、室内機１１は、室内温度Ｔｈｉｎを検出し（Ｓ３）、室外機１は、室外気温Ｔｈｏｕｔを検出し（Ｓ４）、設定温度Ｔａと室内温度Ｔｈｉｎの差温ＴＸを計算し（Ｓ５）、設定温度Ｔａより室内温度Ｔｈｉｎが高い場合は、圧縮機２の運転を開始し（Ｓ６）、その後、設定温度Ｔａより室内温度Ｔｈｉｎが低くなると圧縮機２を停止するように制御されているが（Ｓ８、Ｓ９）、本実施の形態では、室外気温Ｔｈｏｕｔが、ある設定値（ここでは例えば２０℃）より高い場合は（Ｓ７）、差温ＴＸが、例えば−２℃より下回ると圧縮機２を停止するように制御する（Ｓ１０、Ｓ１１）。暖房に関しては説明を省略する。

以上のように本実施の形態によれば、室外気温により、吸込み温度と設定温度の差温変更し、サーモオフすべき温度を変更し（室外気温が高い場合は 冷房時は下げる、暖房時は下げる）、室外からの輻射熱の影響を受ける場合でも、部屋全体が確実に設定温度に近づくことが可能となり、快適性が向上する空気調和装置を供給することができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における空気調和機の冷凍サイクル図、図４は、同空気調和装置のフローチャート、表３は、同空気調和装置の室外送風機の回転数制御表である。尚、上記第１の実施の形態における空気調和装置と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

図３において、室外機１には、圧縮機２と、室外熱交換器３と、室外送風機４と、冷媒液管５と、冷媒ガス管６と、冷暖房運転切換用の四方弁７と、絞り装置８と、室外熱交換器３の温度を検出する室外熱交換器温度検知装置９とが設けられている。

室外送風機４は、冷房あるいは除湿運転時、室外熱交換器３の温度が一定温度（ここでは、例えば４０℃前後 表３）になるように回転数が制御されている。制御方法は、１０００ｍｓｅｃ周期で、通電時間Ｘを制御している（最高回転数は、連続通電、最小回転数は１００ｍｓｅｃ通電−９００ｍｓｅｃ停止の繰り返し）（表３）。

室外気温が低い場合凝縮温度が下がり、室外熱交換器３への冷媒の溜まりこみ等の不具合が発生するため凝縮温度を上げるために、室外送風機４の回転数を低くするように設定している。

一方、室内機１１には、室内送風機１２と、室内熱交換器１３と、室内熱交換器１３の温度を検出する室内熱交換器温度検知装置１４と、部屋の室温を検出する室内吸込み温度検知装置１５と、居住者が希望する運転モード（冷房または暖房）、室内温度、運転あるいは停止、風量及び風向を設定できる運転設定装置１６が設けられている。

以上のように構成された本実施の形態における空気調和装置の冷凍サイクルにおいて、冷房あるいは除湿運転時、圧縮機２から吐出された冷媒は、四方弁７を介して室外熱交換器３へと流れ、室外送風機４の駆動により、室外熱交換器３で室外空気と熱交換して凝縮液化し、次に絞り装置８を通過することにより減圧された冷媒は、室内熱交換器１１で蒸発した後に、冷媒ガス管６を通り四方弁７を介して再び圧縮機２に吸入される（暖房の説明は省略する）。

居住者が、運転設定装置１６で冷房または除湿を選択し設定温度Ｔａ（ここでは、例えば１６℃）で運転を開始すると（Ｓ１２、Ｓ１３）、室内機１１は、室内温度Ｔｈｉｎを検出し（Ｓ１４）、設定温度Ｔａと室内温度Ｔｈｉｎの差温ＴＸを計算し（Ｓ１５）、設定温度Ｔａより室内温度Ｔｈｉｎが高い場合は、圧縮機２の運転を開始し（Ｓ１６）、その後設定温度Ｔａより室内温度Ｔｈｉｎが低くなると、圧縮機２を停止するように制御されているが（Ｓ１８、Ｓ１９）、本実施の形態では、室外送風機４の通電時間Ｘが多い（ここでは、例えば５００ｍｓｅｃ）と（Ｓ１７）、差温ＴＸが−２℃より下回ると圧縮機２を停止するように制御する（Ｓ２０、Ｓ２１）。

先ほど説明したように、室外送風機４への通電時間が少ない時は、室外気温が低い場合、通電時間が多い場合は、室外気温が高い場合なので、室外気温が高い場合は、圧縮機２を停止するときの温度設定値を下げるように制御している。暖房に関しては説明を省略する。

以上のように本実施の形態によれば、室外気温により吸込み温度と設定温度の差温変更し、サーモオフすべき温度を変更し（室外気温が高い場合は 冷房時は下げる、暖房時は下げる）、室外からの輻射熱の影響を受ける場合でも、部屋全体が確実に設定温度に近づくことが可能となり、快適性が向上する空気調和装置が供給できる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施の形態における空気調和装置のフローチャート、表４は、同空気調和装置の室外送風機の回転数制御表である。尚、本実施の形態における空気調和機の冷凍サイクル図は、実施の形態１と同様なので、同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

居住者が運転設定装置１６で冷房または除湿を選択し設定温度Ｔａ（ここでは例えば１６℃）で運転を開始すると（Ｓ２２、Ｓ２３）、室内機１１は、室内温度Ｔｈｉｎを検出し（Ｓ２４）、室外機１は、室外気温Ｔｈｏｕｔを検出し（Ｓ２５）、設定温度Ｔａと室内温度Ｔｈｉｎの差温ＴＸを計算し（Ｓ２６）、設定温度Ｔａより室内温度Ｔｈｉｎが高い場合は、圧縮機２の運転を開始するが（Ｓ２７）、差温ＴＸが小さく（ここでは、例えば３℃未満）差温信号ＤＴがＴ６以上（表１）になると（Ｓ２８）、室外送風機４の回転数を制御する室外熱交換器３の温度値Ｔｃｆａｎの値を変更し（ここでは例えば、４０℃から４５℃に変更）、凝縮能力を低下させることにより冷凍能力を低下させる（Ｓ２９、Ｓ３０）。

室温が設定温度Ｔａに近づくにつれて、圧縮機２が可変容量タイプであれば、圧縮機２の能力を変化させ、負荷に応じた運転が可能だが、一定速度圧縮機の場合、冷凍能力の調整ができず、設定温度Ｔａ付近で圧縮機２の運転のオンオフを繰り返し、部屋の空調の温度ムラが生じやすい。しかし、本実施の形態では、室温が設定温度Ｔａに近づくにつれて、室外機１の凝縮能力を調整することにより冷凍能力を低下さるので、設定温度Ｔａ付近での圧縮機２のオンオフの頻度が減り快適性が向上する。

（実施の形態４）
図６は、本発明の第４の実施の形態における空気調和装置のフローチャートである。尚、本実施の形態における空気調和機の冷凍サイクル図は、実施の形態１と同様なので、同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

図６において、居住者が運転設定装置１６で冷房または除湿を選択し設定温度Ｔａ（ここでは、例えば１６℃）で運転を開始すると（Ｓ３１、Ｓ３２）、室内機１１は、室内温度Ｔｈｉｎを検出し（Ｓ３３）、室外機１は、室外気温Ｔｈｏｕｔを検出し（Ｓ３４）、設定温度Ｔａと室内温度Ｔｈｉｎの差温ＴＸを計算し（Ｓ３５）、設定温度Ｔａより室内温度Ｔｈｉｎが高い場合は、圧縮機２の運転を開始するが（Ｓ３６）、差温ＴＸが小さく（ここでは、例えば３℃未満）差温信号ＤＴがＴ６以上（表１）になると（Ｓ３７）、絞り装置８の流量を増大させ、冷凍能力を低下させる（Ｓ３８）。

室温が設定温度Ｔａに近づくにつれて、圧縮機２が可変容量タイプであれば圧縮機２の能力を変化させ、負荷に応じた運転が可能だが、一定速度圧縮機の場合、冷凍能力の調整ができず、設定温度Ｔａ付近で圧縮機２の運転のオンオフを繰り返し、部屋の空調の温度ムラが生じやすい。しかし、本実施の形態では、室温が設定温度Ｔａに近づくにつれて、絞り装置８の流量を調整して冷凍能力を低下さることができるので、設定温度Ｔａ付近で
の圧縮機２のオンオフの頻度が減り快適性が向上する。

本発明に係る空気調和装置は、部屋全体の温度を確実に設定温度に近づけることが可能で、快適性に優れたもので、家庭用、業務用の各種空気調和装置に適用できる。

本発明の実施の形態１における空気調和装置の冷凍サイクル図 同空気調和装置のフローチャート 本発明の実施の形態２における空気調和機の冷凍サイクル図 同空気調和装置のフローチャート 本発明の実施の形態３における空気調和装置のフローチャート 本発明の実施の形態４における空気調和装置のフローチャート

符号の説明

１ 室外機
２ 圧縮機
３ 室外熱交換器
４ 室外送風機
５ 冷媒液管
６ 冷媒ガス管
７ 四方弁
８ 絞り装置
９ 室外熱交換器温度検知装置
１０ 室外気温検知装置
１１ 室内機
１２ 室内送風機
１３ 室内熱交換器
１４ 室内熱交換器温度検知装置
１５ 室内吸込み温度検知装置
１６ 運転設定装置

Claims (4)

1. 室外機と、前記室外機と冷媒液管と冷媒ガス管を介して接続された室内機からなり、前記室外機は、圧縮機と、室外熱交換器と、室外送風機と、四方弁と、絞り装置と、室外の温度を検出する室外気温検知装置と、前記室外熱交換器の温度を検知する室外熱交換器温度検知装置とを有し、前記室内機は、室内熱交換器と、室内送風機と、室内の温度を検知する室内吸込み温度検知装置と、前記室内機の運転モードや室内温度を設定する運転設定装置とを有し、前記室内吸込み温度検知装置で検知された室内の温度と前記運転設定装置で設定された設定温度との差温に応じて、前記圧縮機を制御する空気調和装置において、前記室外吸い込み温度検知装置で検知された外気温に応じて、前記圧縮機を制御する差温設定値をかえることを特徴とする空気調和装置。
2. 室外機と、前記室外機と冷媒液管と冷媒ガス管を介して接続された室内機からなり、前記室外機は、圧縮機と、室外熱交換器と、室外送風機と、四方弁と、絞り装置と、室外の温度を検出する室外気温検知装置と、前記室外熱交換器の温度を検知する室外熱交換器温度検知装置とを有し、前記室内機は、室内熱交換器と、室内送風機と、室内の温度を検知する室内吸込み温度検知装置と、前記室内機の運転モードや室内温度を設定する運転設定装置とを有し、前記室内吸込み温度検知装置で検知された室内の温度と前記運転設定装置で設定された設定温度との差温に応じて、前記圧縮機を制御すると共に、前記室外熱交換器温度検知装置で検知された温度により前記室外送風機を制御する空気調和装置において、前記室外熱交換器温度検知装置で検知された温度と前記室外送風機の回転数に応じて、前記圧縮機を制御する差温設定値をかえることを特徴とする空気調和装置。
3. 室内吸込み温度検知装置で検知された室内の温度と運転設定装置で設定された設定温度との差温により、室外熱交換器温度検知装置で検知された温度により室外送風機を制御する温度設定値を変更する請求項２に記載の空気調和装置。
4. 室内吸込み温度検知装置で検知された室内の温度と運転設定装置で設定された設定温度との差温に応じて、絞り装置を制御するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和装置。