JPH076666B2 - 蓄熱式空気調和機のファン制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、蓄熱器に蓄積した熱でデフロストを行う蓄
熱式空気調和機によるデフロストの際に、室内ユニット
のファンの回転数を制御する蓄熱式空気調和機のファン
制御装置に関する。

＜従来の技術＞ 従来、蓄熱式空気調和機におけるデフロスト時のファン
制御装置として、例えば第４図に示すようなものがある
（特開平01−111149号公報）。第４図において、圧縮機
1,四方弁2,室外熱交換器3,開閉自在の絞り手段4,室内熱
交換器５およびアキュムレータ６を順次接続して冷媒回
路を形成している。また、圧縮機１の外周部には、円筒
状の蓄熱熱交換器７を設けている。そして、圧縮機１の
運転時に圧縮機１から放出される熱を蓄熱熱交換器７を
介して蓄熱材８に蓄えるようにしている。

上記蓄熱式空気調和機における暖房時において、室外熱
交換器３が着霜すると、次のようにしてデフロスト動作
を実行する。すなわち、絞り手段４を閉鎖すると共に電
磁開閉弁10を開放することによって、冷媒の流れは圧縮
機1,四方弁2,室外熱交換器5,電磁開閉弁10,蓄熱熱交換
器７と圧縮機１との間に設けられた冷媒通路11,室外熱
交換器３および四方弁２を介して圧縮機１に戻るように
変化する。その際に、冷媒は冷媒通路11を通過する際に
蓄熱材８に蓄えられた熱を蓄熱熱交換器７を介して受け
取り、室外熱交換器３を通過する際に放出してデフロス
トを実行するのである。

上述のようにしてデフロスト動作が実行されている場合
に、デフロスト動作が開始されて所定時間が経過しても
温度センサ12によって検出される室内ユニットにおける
吹出温度が所定温度より低い場合には、マイクロコンピ
ュータ９はまだデフロストは終了していないと判定す
る。そして、室内ユニットのファン13の回転数を低下さ
せて優先的にデフロスト動作を実行するのである。

＜発明が解決しようとする課題＞ 上述のように、従来のファン制御装置においては、室内
ユニットにおける吹出温度の絶対値に基づいて室内ユニ
ットのファン13の回転数を低下するようにしている。そ
のために、上記吹出温度が所定温度まで低下したときに
は既に蓄熱材８に蓄積された熱を使い果たしてしまって
いる場合がある。そのような場合には、ファン13の回転
数を低下させても間に合わず、室外熱交換器３に付着し
た霜が溶け残るという問題がある。

そこで、この発明の目的は、デフロスト開始に先立って
予測される負荷量に応じて室内ユニットのファンの回転
数を最適に設定して、室内温度や着霜量の変化に対応し
て最適なデフロスト動作を実施できる蓄熱式空気調和機
のファン制御装置を提供することにある。

＜課題を解決するための手段＞ 上記目的を達成するため、この発明は、第１図に例示す
るように、蓄熱器に蓄積された熱を室外熱交換器25に供
給してデフロストを実行する際に予測負荷量に応じて室
内ユニットファン39の回転数を制御する蓄熱式空気調和
機のファン制御装置であって、上記室外熱交換器25にお
ける蒸発温度を検出する温度センサ28と、上記温度セン
サ28によって検出された上記蒸発温度に基づいてデフロ
スト開始時およびデフロスト終了時を検知すると共に、
デフロスト開始およびデフロスト終了を表すデフロスト
信号を出力するデフロスト信号出力手段と、上記デフロ
スト信号出力手段から出力されたデフロスト信号に基づ
くデフロスト時間と所定時間との時間差を計時する時間
差計時手段と、上記時間差計時手段によって計時された
上記時間差の値が所定値より短いか否かを判定し、上記
所定値より短い場合には上記室内ユニットファン39の回
転数を所定回転数以下に設定するファン制御手段を備え
たことを特徴としている。

＜作用＞ デフロスト信号出力手段によって、温度センサ28で検出
された室外熱交換器25における蒸発温度に基づいてデフ
ロスト開始時およびデフロスト終了時が検知され、デフ
ロスト開始およびデフロスト終了を表すデフロスト信号
が出力される。そうすると、時間差計時手段によって、
上記デフロスト信号に基づくデフロスト時間と所定時間
との時間差が計時される。そして、上記時間差計時手段
によって計時された上記時間差の値が所定値より短いか
否かファン制御手段によって判定されて、上記所定値よ
り短い場合には上記室内ユニットファン39の回転数が所
定回転数以下に設定される。

すなわち、デフロスト時間と上記所定時間との時間差の
値が上記所定値より短い場合には次回のデフロスト時に
おける負荷量が大きいと予測され、次回のデフロストに
先立って、予め上記室内ユニットファン39の回転数が上
記所定回転数以下に低く設定される。こうして、デフロ
スト用の熱量が確保されるのである。

＜実施例＞ この発明は、デフロストの際に、デフロストに要した時
間が所定時間より長い場合には、次回のデフロストに多
くの熱量が必要であると予測して、予め次回のデフロス
ト時における室内ユニットファンの回転数を最低速に設
定するものである。

以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図はこの発明に係る冷媒回路図であり、上述の従来
例における冷媒回路図とほぼ同じである。第１図におい
て、圧縮機21,四方弁22,室内熱交換器23,絞り手段であ
る開閉自在の電動弁24,室外熱交換器25およびアキュム
レータ26を順次環状に配管接続して、メインの冷媒回路
を形成する。

上記圧縮機21の外周部には略円筒状の蓄熱熱交換器30を
設ける。この蓄熱熱交換器30は、一端を圧縮機21に接触
させて放射状に延びる複数のフィン31と、このフィン31
を貫通して螺旋状に圧縮機21の周囲を巡る冷媒通路29と
から概略構成される。このように、圧縮機21の周囲に設
けられた蓄熱熱交換器30の周囲を更に円筒状の蓄熱ケー
ス35で覆い、圧縮機21および蓄熱熱交換器30を密封す
る。そして、蓄熱ケース35内にはポリエチレングリコー
ルまたはパラフィン等からなる蓄熱材32を充填する。

したがって、圧縮機21の運転時に圧縮機21から放出され
る熱を蓄熱熱交換器30を介して蓄熱材32に蓄えることが
できる。一方、放熱時には、冷媒通路29内を流れる冷媒
と蓄熱した蓄熱材32との熱交換が冷媒の圧縮と独立して
蓄熱交換器30によって行われ、加熱された高温ガス冷媒
が得られる。その際に、蓄熱材32から放出される単位時
間当たりの熱量は蓄熱材32の温度と冷媒の温度の差によ
って決まるため、蓄熱材32に蓄えた熱を効率良く冷媒に
よって取出すことができる。

上記蓄熱熱交換器30に設けられた冷媒通路29の例えば下
端には、室内熱交換器23と電動弁24の間を電磁開閉弁34
を介設した冷媒配管36で接続する。一方、冷媒通路29の
例えば上端には、室外熱交換器25と電動弁24の間を矢印
方向にのみ冷媒流れを許容する逆止弁37を有する冷媒配
管38で接続する。

上記室内熱交換器23の近傍には、暖房時の凝縮温度を検
出する温度センサ27を設置する一方、室外熱交換器25の
近傍には着霜を検知するために暖房時の蒸発温度を検出
する温度センサ28を設置する。さらに、圧縮機21の吐出
管には吐出管温度を検出するための温度センサ33を設置
する。そして、各温度センサ27,28,33の検出温度に基づ
くマイクロコンピュータ41の指令により、後の詳述する
ようなデフロスト動作や室内ユニットファン39の回転数
制御を行うのである。

上記冷媒回路は、暖房運転時には四方弁22を実線表示に
切換えて、圧縮機21から吐出された高温ガス冷媒を四方
弁22を介して室内熱交換器23に供給し、室内熱交換器23
において高温高圧冷媒が凝縮する際の凝縮熱によって室
内を暖房する。そして、室内熱交換器23によって凝縮さ
れた液冷媒は、開いた電動弁24によって減圧されて室外
熱交換器25に供給される。室外熱交換器25に供給された
冷媒は蒸発されて四方弁22およびアキュムレータ26を循
環して圧縮機21に戻る。

このような暖房運転時において、温度センサ28からの温
度信号に基づいて、マイクロコンピュータ41が室外熱交
換器25が着霜したことを検知すると、マイクロコンピュ
ータ41は以下のようなデフロスト動作を開始する。

以下、上記マイクロコンピュータ41によって実行される
デフロスト動作を、第２図のデフロスト動作フローチャ
ートと上記第１図とに従って説明する。

ステップS1で、前回のデフロスト時において、後に後述
するようにして設定されたファンタップ指定フラグの内
容が“オン”であるか否かが判別される。その結果“オ
ン”であればステップS2に進み、そうでなければステッ
プS3に進む。

ステップS2で、室内ユニットファン39のファンタップが
強制的に超低速タップである“LLL"に設定される。

ステップS3で、上記温度センサ33によって検出された吐
出管温度（すなわち、吐出冷媒温度）に基づいて、ファ
ン制御信号がファンモータ40に出力される。そして、吐
出管温度が所定温度以上の場合には室内ユニットファン
39のファンタップが高速回転用の“H"タップ設定される
一方、上記所定温度より低い場合には低速回転用の“L"
タップに設定される。

こうして、吐出冷媒温度が低い場合には蓄熱材32に蓄積
された熱量は少ないので、室内暖房を犠牲にしてデフロ
ストに多くの熱が回るようにするのである。

ステップS4で、温度センサ28によって検出された室外熱
交換器25における蒸発温度Teが室外熱交換器25が着霜し
たことを表わす設定温度に達すると、デフロスト信号が
“オン”に設定される。そして、このデフロスト信号に
基づいて電動弁24が閉鎖されると同時に電磁開閉弁34が
開放され、上記ステップS2またはステップS3において設
定されたファンタップによって室内ユニットファン39が
回転されてデフロストが開始される。

すなわち、室内熱交換器23で凝縮した後の液冷媒は、電
動弁24が閉鎖されているので電磁開閉弁34を通り、冷媒
配管36によって蓄熱熱交換器30に設けられた冷媒通路29
の一端に供給される。この冷媒は冷媒通路29内を冷媒通
路29の他端に向って流れる際に上述のように蓄熱熱交換
器30によって蓄熱材32と熱交換され、加熱されて蒸発す
る。蒸発して得られた高温ガス冷媒は、冷媒配管38を介
して逆止弁37を通り室外熱交換器25に供給される。そし
て、供給された高温ガス冷媒は室外熱交換器25内で凝縮
する。その際に、凝縮熱を放出して室外熱交換器25に付
着した霜を除去するのである。こうして、一部が液化し
た冷媒は四方弁22およびアキュムレータ26を介して圧縮
機21の吸入側に戻される。

このように、蓄熱材32と冷媒との熱交換を、圧縮機21に
よる冷媒の圧縮と独立して行うので、圧縮機21から吐出
される高温ガス冷媒で室内暖房を行う一方、蓄熱熱交換
器30で蓄熱材32と熱交換を行った高温ガス冷媒でデフロ
ストを行うことができる。したがって、暖房しながら、
しかも、暖房能力を低下させることなくデフロスト動作
を行うことができるのである。

また、上述のようなデフロスト動作が開始されると同時
に、デフロスト時間を計測するためのタイマ（カウント
ダウン用タイマ）がスタートされる。

ステップS5で、温度センサ28からの温度信号に基づいて
室外熱交換器25における蒸発温度Teが検出される。

ステップS6で、上記ステップS5で検出された蒸発温度Te
の値が、デフロスト終了を表す所定温度“T₀”以上にな
ったか否かが判別される。その結果、所定温度“T₀”以
上であれば室外熱交換器25に付着した霜が完全に熔解し
たとしてステップS7に進む。一方、所定温度“T₀”より
低ければ所定温度“T₀”になるのを待つ。

ステップS7で、デフロスト信号が“オフ”に設定されて
デフロストが終了され、タイマが停止される。

ここで、上記タイマはカウントダウン用のタイマであ
る。したがって、デフロスト時間がタイマのセット時間
より短い場合には、タイマは停止された時点で残り時間
tnを表示している。

ステップS8で、上記ステップS7においてタイマが停止さ
れた時点における残り時間tnが、予め設定された所定温
度“t₀”以上であるか否かが判別される。その結果所定
温度“t₀”以上であればデフロストに要した時間が標準
時間より短いと判定してステップS9に進み、そうでなけ
ればデフロストに要した時間が標準時間より長いと判定
してステップS10に進む。

すなわち、例えば、上記タイマの設定時間をある範囲を
有するデフロスト標準時間の最大時間とし、上記所定時
間“t₀”を上記デフロスト標準時間の範囲とすればよい
のである。こうすることによって、デフロスト時間がデ
フロスト標準時間の最小時間以下になると、デフロスト
時間は標準時間より短いと判定されるのである。

ステップS9で、デフロストに要した時間が標準時間より
短いので、次回のデフロストに多くの熱量を必要とはし
ない（すなわち、負荷量が小さい）と予測される。そし
て、次回のデフロスト時における室内ユニットファン39
のファンタップを圧縮機21の吐出温度に応じて設定する
ために、ファンタップ指定フラグが“オフ”にセットさ
れてデフロスト動作を終了する。

ステップS10で、デフロストに要した時間が標準時間よ
り長いので、次回のデフロストに多くの熱量を必要とす
る（すなわち、負荷量が大きい）と予測される。そし
て、次回のデフロスト時における室内ユニットファン39
のファンタップを強制的に“LLL"に設定するために、フ
ァンタップ指定フラグが“オン”にセットされてデフロ
スト動作を終了する。

このように、次回のデフロスト時の負荷量が大きいと判
別した場合には室内ユニットファン39のファンタップを
“LLL"に設定することによって、次回のデフロスト時に
おいては室内暖房を犠牲にしてデフロスト用の熱量を確
保するのである。一方、次回のデフロスト時の負荷量が
大きくないと判別した場合には室内ユニットファン39の
ファンタップを吐出冷媒温度に応じたタップに設定する
ことによって、次回のデフロスト時においては快適に室
内を暖房するのである。

第３図は第２図のフローチャートに従ってデフロスト動
作を実行した場合におけるタームチャートの一例を示
す。第３図（ａ）は室内ユニットファン39のファンタッ
プの変化状態を示し、第３図（ｂ）は上記デフロスト信
号の変化状態を示し、第３図（ｃ）はファンタップ指定
フラグの内容を示し、第３図（ｄ）はタイマの計時内容
の変化状態を示す。

時点Ａにおいては、デフロスト信号が“オフ”に設定さ
れ、室内ユニットファン39のファンタップが例えば最高
速タップである“HH"に設定された状態で暖房運転が実
施されているものとする。この状態において、室外熱交
換器25における蒸発温度Teが着霜を表す所定温度に達す
る。そうすると、時点Ｂにおいて、デフロスト信号が
“オン”となりデフロストが開始されと同時に、タイマ
が所定値にセットされてカウントダウンを開始する。そ
の際に、ファンタップ指定フラグの内容が“オフ”であ
るため、室内ユニットファン39のファンタップが吐出冷
媒温度に基づいて（イ）で示すごとく切り替えられ、や
がて通常のデフロスト時における最低速タップ“L"に設
定される。こうして、室内ユニットファン39を吐出冷媒
温度に応じて回転することによって、快適に室内を暖房
しながらデフロストを行うのである。

上述のようにしてデフロストが実行され、やがて室外熱
交換器25に付着した霜が完全に熔解すると室外熱交換器
25における蒸発温度Teが上昇し、デフロスト終了を表す
所定温度“T₀”に至る。そうすると、時点Ｃにおいて、
デフロスト信号が“オフ”となりデフロストが終了す
る。その際に、タイマの残り時間tnの値（＝０）が所定
値“t₀”以下であるので、次回のデフロストの負荷量が
大きいと予測してファンタップ指定フラグの内容を“オ
ン”にセットする。その後、室内ユニットファン39のフ
ァンタップが“HH"に再設定され、通常暖房運転が再開
される。

この状態において、室外熱交換器25における蒸発温度Te
が再度着霜を表す所定温度に達したとする。そうする
と、時点Ｄにおいて、上述のようにデフロストが実施さ
れると共に、タイマがカウントダウンを開始する。とこ
ろが、この場合はファンタップ指定フラグの内容が“オ
ン”であるため、室内ユニットファン39のファンタップ
は強制的に“LLL"に設定される。こうして、室内ユニッ
トファン39を超低速で回転（室内暖房を犠牲に）してデ
フロスト用の熱量を確保することによって、速やかに室
外熱交換器25に付着した霜を除去するのである。

こうしてデフロストが実行され、やがて室外熱交換器25
に付着した霜が完全に熔解すると、時点Ｄにおいて、デ
フロスト信号が“オフ”となりデフロストが終了する。
その際に、タイマの残り時間tnの値が所定値“t₀”以上
であるので、次回のデフロストの負荷量は大きくないと
予測してファンタップ指定フラグの内容を“オフ”にセ
ットする。その後、通常暖房運転が開始される。

したがって、時点Ｆにおいてデフロストに入る場合に
は、ファンタップ指定フラグの内容が“オフ”であるた
め、上述のように室内ユニットファン39のファンタップ
が吐出冷媒温度に基づいて設定されるのである。

上述のように、本実施例においては、温度センサ28から
の温度信号に基づく室外熱交換器25における蒸発温度Te
が所定温度に達するとデフロストを開始する。その際
に、所定時間にセットされたタイマをカウントダウンさ
せる。そして、上記蒸発温度Teが所定温度“T₀”に達し
てデフロストを終了したときのタイマの残り時間tnの値
が所定値“t₀”より小さい場合には、ファンタップ指定
フラグを“オン”にセットして、次回のデフロスト時に
おける室内ユニットファン39のファンタップが“LLL"に
設定されるようにする。一方、デフロストを終了したと
きのタイマの残り時間tnの値が所定値“t₀”以上である
場合には、ファンタップ指定フラグを“オフ”にセット
して、次回のデフロスト時における室内ユニットファン
39のファンタップが吐出冷媒温度に応じて設定されるよ
うにしている。

したがって、次回のデフロスト時における必要熱量を予
測して、必要熱量が多いと予測される場合には予め室内
ユニットファン39のファンタップを超低速タップに設定
する一方、必要熱量が多くないと予測される場合にはフ
ァンタップを吐出冷媒温度に応じて設定できる。

すなわち、本実施例によれば、室内温度や着霜量が大き
く変化した場合でも、デフロストに先立って予め室内ユ
ニットファン39のファンタップを適確に設定して、効率
良くかつ完全にデフロストを行うことができるのであ
る。

上記実施例においては、蓄熱熱交換器30および蓄熱材32
とから成る蓄熱器を圧縮機21の周囲に設けている。しか
しながら、この発明はこれに限定されるものではなく、
圧縮機21とは別に設けて他の手段によって蓄熱してもよ
い。

本発明におけるデフロスト動作のアルゴリズムは、上記
実施例に限定されるものではない。

＜発明の効果＞ 以上より明らかなように、この発明の蓄熱式空気調和機
のファン制御装置は、デフロスト信号に基づいて時間差
計時手段によって計時されたデフロスト時間と所定時間
との時間差の値が、所定値より短いとファン制御手段に
よって判定されると、上記ファン制御手段によって室内
ユニットファンの回転数を所定回転数以下に設定するよ
うにしたので、上記デフロスト時間に基づいて次回のデ
フロスト時に多くの熱量を必要と予測される場合には、
予め室内ユニットファンの回転数を低くしてデフロスト
用の熱量を確保できる。

したがって、この発明によれば、デフロスト開始に先立
って予測される負荷量に応じて室内ユニットのファンの
回転数を最適に設定して、室内温度や着霜量の変化に対
応して最適なデフロスト動作を実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の蓄熱式空気調和機のファン制御装置
に係る冷媒回路の一実施例を示す図、第２図はデフロス
ト動作のフローチャート、第３図は第２図のフローチャ
ートに基づくデフロスト動作におけるタイムチャート、
第４図は従来の蓄熱式空気調和機のファン制御装置に係
る冷媒回路である。 21…圧縮機、23…室内熱交換器、24…電動弁、25…室外
熱交換器、27,228…温度センサ、29…冷媒通路、30…蓄
熱熱交換器、32…蓄熱材、34…電磁開閉弁、39…室内ユ
ニットファン、41…マイクロコンピュータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下村 功 滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の２ ダイキン工業株式会社滋賀製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蓄熱器に蓄積された熱を室外熱交換器（2
   5）に供給してデフロストを実行する際に、予測負荷量
   に応じて室内ユニットファン（39）の回転数を制御する
   蓄熱式空気調和機のファン制御装置であって、 上記室外熱交換器（25）における蒸発温度を検出する温
   度センサ（28）と、 上記温度センサ（28）によって検出された上記蒸発温度
   に基づいてデフロスト開始時およびデフロスト終了時を
   検知すると共に、デフロスト開始およびデフロスト終了
   を表すデフロスト信号を出力するデフロスト信号出力手
   段と、 上記デフロスト信号出力手段から出力されたデフロスト
   信号に基づくデフロスト時間と所定時間との時間差を計
   時する時間差計時手段と、 上記時間差計時手段によって計時された上記時間差の値
   が所定値より短いか否かを判定し、上記所定値より短い
   場合には上記室内ユニットファン（39）の回転数を所定
   回転数以下に設定するファン制御手段を備えたことを特
   徴とする蓄熱式空気調和機のファン制御装置。