JP2008138893A

JP2008138893A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2008138893A
Application number: JP2006323025A
Authority: JP
Inventors: Satoru Fujimoto; 知藤本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2008-06-19

Abstract

【課題】冷媒流の異常判定を安定して行うことができる空気調和機を提供する。
【解決手段】冷房又は除湿運転時に、室内熱交換器の最高温度と最低温度との差が運転開始から所定時間内に所定温度差以上にならないとき、圧縮機の運転を一旦停止した後、再度運転を開始する。暖房運転時には、室外熱交換器の最高温度と最低温度との差が運転開始から所定時間内に所定温度差以上にならないとき、冷媒流の異常と判定して圧縮機の運転を一旦停止し、その後再度運転を開始する。また、圧縮機の停止回数が複数回続いたとき、空調運転を全停止してエラー表示する。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍サイクルを備えた空気調和機の圧縮機制御に関するものである。

空気調和機の冷凍サイクルにおいて、２方弁や３方弁または膨張弁等を閉めて、室外機と室内機を循環する冷媒サイクルの一部を閉塞する場合や、冷媒サイクル中に大気とのリークがあって冷媒が無くなってしまった場合などに、圧縮機を運転しても冷房能力や暖房能力は得られない。

しかも、このような場合、冷凍サイクルの運転を継続すると、圧縮機の温度や圧力が上昇して圧縮機を破損するおそれがある。また、圧縮機において、空気を引き込んで圧縮を行うと、空気中の酸素と油が混じった状態で高温高圧になり、爆発に至る危険性もある。

これを避ける方法として、特許文献１には、圧縮機の吐出温度を検出して、吐出温度が所定温度以上の場合、小型の膨張弁２個を併用する構成とする方法が開示されている。また、別の方法として、運転開始時と所定時間経過後の室内熱交換器の温度変化を監視して異常の有無を判断して運転を停止する方法がある。また、室温と室内熱交換器との温度差も監視して、異常の有無を監視する方法もある。
特開２００６−２００７５８号公報

ところで、上記運転開始時と所定時間後の室内熱交換器の温度差で異常を判断する方法は、冷房運転の開始時には冷媒温度が低下して、正確に冷媒流の異常を把握できるが、低外気温時の暖房運転の開始時には、低外気温で冷やされた冷媒が室内熱交換器に流入してくるため、一旦室内熱交換器の温度は下がった後に上昇する。そのため、所定時間後に必ずしも所定の温度差が得られるとは限らず、誤判定による圧縮機停止保護が起きる場合がある。

一方、室温と室内熱交換器の温度差で判定する方法は、上記のように低外気温の暖房運転開始時に室内熱交換器が室温より高くなるのが遅く、所定の時間内に所定の温度差が得られないで誤判定が起きる可能性がある。また、運転開始直前に窓やドアなどを開けて急に室温が変化した場合には、実際に冷媒流の異常が起きていても室温と室内熱交換器に所定の温度差が付いていて、異常の判定ができない場合もある。

本発明は、上記に鑑み、冷房／除湿運転時および暖房運転時のいずれの運転モードにおいても冷媒流の異常の判定を安定して行うことができる空気調和機の提供を目的としている。

上記目的を達成するため、本発明では、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、室内熱交換器を順次接続してなる冷凍サイクルと、室内熱交換器の温度を検出する第１の温度センサと、該第１の温度センサからの温度信号に基づいて冷凍サイクルを制御する制御部とを備え、前記制御部は、冷房又は除湿運転時に、室内熱交換器の最高温度と最低温度との差が運転開始から所定時間内に所定温度差以上にならないとき、圧縮機の運転を一旦停止した後、再度運転を開始することを特徴とする。

また、本発明は、室外熱交換器の温度を検出する第２の温度センサと、該第２の温度センサからの温度信号に基づいて冷凍サイクルを制御する制御部とを備え、該制御部は、暖房運転時に、室外熱交換器の最高温度と最低温度との差が運転開始から所定時間内に所定温度差以上にならないとき、圧縮機の運転を一旦停止した後、再度運転を開始する。

上記構成によると、冷房運転時は蒸発器となって温度が下がる方向に変化する室内熱交換器の温度変化を監視し、室内熱交換器の最高温度と最低温度との差が運転開始から所定時間内に所定温度差以上にならないとき、冷媒流の異常と判定して圧縮機の運転を一旦停止した後、再度運転を開始する。

また、暖房運転時には、蒸発器となる室外熱交換器の温度変化を監視し、室外熱交換器の最高温度と最低温度との差が運転開始から所定時間内に所定温度差以上にならないとき、冷媒流の異常と判定して圧縮機の運転を一旦停止し、その後再度運転を開始する。

さらに、制御部は、圧縮機の停止回数が複数回続いたとき、空調運転を全停止して圧縮機を保護する。また、制御部は、圧縮機の停止回数が複数回続いたとき、エラー表示し、冷凍サイクルにおける冷媒流の異常をユーザーに知らせる。

以上のとおり、本発明によると、蒸発器となって温度が下がる方向に変化する熱交換器の温度変化を監視することで、安定して冷凍サイクルの冷媒流の異常を判定することができる。特に暖房運転に関しては、室外⇒室内の配管中の冷媒が起こす外気による逆方向への温度変化の悪影響を受けることがない。

また、運転モードに応じて１つの熱交換器の温度変化を監視するために、２つの異なる対象の温度差を監視する場合に比べて誤判定を少なくし、安定した異常判定を行うことができる。

図１は本実施形態の空気調和機の冷凍サイクル図、図２は冷凍サイクルの制御ブロック図、図３は冷房／除湿運転時の制御フローチャート、図４は暖房運転時の制御フローチャートである。

図に示すように、本発明の空気調和機では、圧縮機２、四方弁３、室外熱交換器４、膨張弁９、室内熱交換器５を順次接続してなる冷凍サイクル１と、室内熱交換器５の温度を検出する第１の温度センサ６と、室外熱交換器４の温度を検出する第２の温度センサ７と、前記第１及び第２の温度センサ６，７からの温度信号に基づいて冷凍サイクル１を制御する制御部８とを備えている。

冷凍サイクル１の構成要素は、セパレート型の空気調和機においては、室内ユニットと室外ユニットに分離される。室外ユニットには、圧縮機２、四方弁３、室外熱交換器４および膨張弁９が内装される。また、室外熱交換器４に対面して室外ファン１１が配設される。一方、室内ユニットには、室内熱交換器５が内装され、この室内熱交換器５の近傍にクロスフローファン等の室内ファン１２が配置される。

冷凍サイクル１は、冷房／除湿運転時には、圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒が、四方弁３、凝縮器として機能する室外熱交換器４、膨張弁９、蒸発器として機能する室内熱交換器５を順次循環する。また、冷凍サイクルは、暖房運転時には、圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒が、四方弁３、凝縮器として機能する室内熱交換器５、膨張弁９、蒸発器として機能する室外熱交換器４を順次循環する。

そして、冷房／除湿運転時には、室内ユニットの吸込口（不図示）から吸込まれた室内空気が、内部の空気通路に配置された室内熱交換器５を通して熱交換されて、冷風となって吹出口（不図示）から室内に放出される。一方、暖房運転時には、室内ユニットの吸込口から吸込まれた室内空気が、室内熱交換器５を通して熱交換されて、温風となって吹出口から室内に放出される。

第１の温度センサ６および第２の温度センサ７は、共にサーミスタから構成され、圧縮機の運転制御に用いられる。

運転時の第１の温度センサ６からの温度情報は、電圧値として室内側マイコンに入力された後に温度情報として室外側マイコンに送信される。一方、第２の温度センサ７からの温度情報は電圧値として室外側マイコンに入力され、温度情報として把握される。

本実施形態では、室内側マイコン及び室外マイコンをまとめて制御部８と称する。この制御部８では、第１の温度センサ６および第２の温度センサ７からの温度情報を記憶する記憶部を備える。また、制御部８は、時間をカウントするタイマーや設定温度を記憶するＥＥＰＲＯＭ等の記憶素子を備えている。また、制御部８の入力側には、図２に示すように、運転モードスイッチ１４が接続される。また、制御部８の出力側には圧縮機２、室外ファン１１、および室内ファン１２が接続される。さらに、制御部８には、室内ユニット側に設けられた運転表示部１３が接続される。

そして、制御部８は、温度センサ６，７からの温度信号に基づいて冷凍サイクルを制御する。つまり、温度センサ６，７からの温度情報に基づいて冷凍サイクルの異常を判定する異常判定部を備え、該異常判定部からの判定結果に基づいて圧縮機の運転／停止制御を行う。

以下、制御部８における制御動作を図３および図４のフローチャートに基づいて説明する。運転モードは運転モードスイッチ１４により選択することができる。この運転モードスイッチ１４により冷房／除湿運転モードを選択した場合、運転開始スイッチ（図示略）のＯＮにより冷房運転または除湿運転が開示される。

冷房運転や除湿運転時には、制御部８では、圧縮機運転開始（Ｓ１）からｔ時間（Ｓ３）の室内熱交換器５の最高温度Ｔｅ１と最低温度Ｔｅ２を第１の温度センサで検出しつつ記憶しておく（Ｓ２）。そして、ｔ０時間経過後に[最高温度Ｔｅ１−最低温度Ｔｅ２]がＴ０より大きいか否かを判定する（Ｓ４）。制御部８の異常判定部では、[最高温度Ｔｅ１−最低温度Ｔｅ２]≧Ｔ０の場合は正常と判断してそのまま圧縮機の運転を続ける（Ｓ４：Ｙｅｓ）。

[最高温度Ｔｅ１−最低温度Ｔｅ２]＜Ｔ０の場合（Ｓ４：Ｎｏ）は、蒸発器として機能する室内熱交換器５において、圧縮機２を運転しても正常な冷房能力が得られていないと判断し、この場合、圧縮機の温度や圧力異常により圧縮機が破損する可能性があるので、制御部８では、異常と判定して、一旦圧縮機２の運転を停止する（Ｓ５）。そして、一定時間停止して、冷凍サイクルの冷媒の流れが止まった後、再度圧縮機２を起動して、再び室内熱交換器５の温度を読み込み（Ｓ２）、異常判定を行う（Ｓ４）。

一方、暖房運転においては、図４に示すように、制御部８は圧縮機運転開始からｔ１時間（Ｓ１３）の室外熱交換器４の最高温度Ｔｃ１と最低温度Ｔｃ２を第２の温度センサ７で検出しつつ（Ｓ１２）、その最高温度と最低温度を記憶し、ｔ１時間経過後に[最高温度Ｔｃ１−最低温度Ｔｃ２]がＴｃより大きいか否かを判定する（Ｓ１４）。

[最高温度Ｔｃ１−最低温度Ｔｃ２]≧Ｔｃの場合は正常と判断してそのまま圧縮機の運転を続ける。[最高温度Ｔｃ１−最低温度Ｔｃ２]＜Ｔｃの場合は、圧縮機２を運転しても室外熱交換器４が蒸発器として正常に機能しておらず、冷媒流に何らかの異常があると判断し、一旦圧縮機２の運転を停止する（Ｓ１５）。そして、一定時間停止し、冷凍サイクルの冷媒の流れが停止した後に再度起動して室外熱交換器の温度検出を読み込む動作を繰り返す（Ｓ１１〜Ｓ１４）。

ここで、各運転モードにおいて、異常と判断して圧縮機２を停止することが連続して所定回数Ｎ０，Ｎ１起きると（Ｓ６、Ｓ１６）、冷凍サイクルの冷媒流に何らかの異常が生じていると考えられるので、空調運転を全停止して圧縮機２の破損の危険を避けると共に、ユーザーに異常のあることや異常の種類に関してエラー表示を行う（Ｓ７、Ｓ１７）。

このように、蒸発器となって温度が下がる方向に変化する熱交換器の温度変化を監視することで、安定して冷凍サイクルの冷媒流の異常を判定することができる。特に暖房運転に関しては、室外ユニットから室内ユニットへの配管中の冷媒が起こす外気による逆方向への温度変化の悪影響も解消することができる。

また、運転モードに応じて、１つの熱交換器の温度変化を監視するために、２つの異なる対象の温度差を監視する場合に比べて誤判定が少なくなり、安定した異常判定を行うことができる。

なお、図３および図４に示す所定時間ｔ０、ｔ１や所定温度差Ｔ０、Ｔｃ等の数値データは、制御部８のＥＥＰＲＯＭ等の記憶部に記憶しておけば、室外ユニットと室内ユニットの構成により冷凍サイクルが変化した場合でも、その冷凍サイクルに適した値を容易に与えることができる。

また、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正・変更を加えることができるのは勿論である。例えば、上記実施形態では、冷房／除湿運転時の異常判定と、暖房運転時の異常判定の両方を行える機種について説明したが、いずれかのモードで異常判定を行える空気調和機であってもよい。

本発明の実施形態を示す空気調和機の冷凍サイクル図冷凍サイクルの制御ブロック図冷房／除湿運転時の制御フローチャート暖房運転時の制御フローチャート

符号の説明

１冷凍サイクル
２圧縮機
３四方弁
４室外熱交換器
５室内熱交換器
６第１の温度センサ
７第２の温度センサ
８制御部
９膨張弁
１１室外ファン
１２室内ファン

Claims

圧縮機、四方弁、室外熱交換器、室内熱交換器を順次接続してなる冷凍サイクルと、室内熱交換器の温度を検出する温度センサと、該温度センサからの温度信号に基づいて冷凍サイクルを制御する制御部とを備え、前記制御部は、冷房又は除湿運転時に、室内熱交換器の最高温度と最低温度との差が運転開始から所定時間内に所定温度差以上にならないとき、圧縮機の運転を一旦停止した後、再度運転を開始することを特徴とする空気調和機。
圧縮機、四方弁、室外熱交換器、室内熱交換器を順次接続してなる冷凍サイクルと、室外熱交換器の温度を検出する温度センサと、該温度センサからの温度信号に基づいて冷凍サイクルを制御する制御部とを備え、前記制御部は、暖房運転時に、室外熱交換器の最高温度と最低温度との差が運転開始から所定時間内に所定温度差以上にならないとき、圧縮機の運転を一旦停止した後、再度運転を開始することを特徴とする空気調和機。
圧縮機、四方弁、室外熱交換器、室内熱交換器を順次接続してなる冷凍サイクルと、室内熱交換器の温度を検出する第１の温度センサと、室外熱交換器の温度を検出する第２の温度センサと、前記両温度センサからの温度信号に基づいて冷凍サイクルを制御する制御部とを備え、前記制御部は、冷房又は除湿運転時に、室内熱交換器の最高温度と最低温度との差が運転開始から所定時間内に所定温度差以上にならないとき、圧縮機の運転を一旦停止した後、再度運転を開始し、また、暖房運転時に、室外熱交換器の最高温度と最低温度との差が運転開始から所定時間内に所定温度差以上にならないとき、圧縮機の運転を一旦停止した後、再度運転を開始することを特徴とする空気調和機。
前記制御部は、圧縮機の停止回数が複数回続いたとき、空調運転を全停止することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気調和機。
前記制御部は、圧縮機の停止回数が複数回続いたとき、エラー表示することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気調和機。