JPH0510624A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 暖房運転の指令を開始してから実際に温風が
吹き出されるまでの時間を短縮すること。 【構成】 冷媒温度センサ２２により検知される冷媒温
度Ｔeoが設定温度Ｔeo1以上になると冷媒加熱器９の運
転を停止し冷媒温度Ｔeoが設定温度Ｔeo1 より小さくな
ると冷媒加熱器の運転を再開する手段と、冷媒温度セン
サ２２により検知される冷媒温度Ｔeoが設定温度Ｔeo1
より小さい状態から設定温度Ｔeo1 以上に変化した回数
ｎを計数する手段と、回数ｎが設定回数を越えた後圧縮
機１の運転周波数を暖房運転において設定した最大周波
数ＦＮより１ステップだけ増加して運転する手段とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷媒加熱器を備えた空気
調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１はヒートポンプ式冷凍サイクルおよ
び冷媒加熱器を備え、ヒートポンプ式冷凍サイクルの熱
汲上げ作用と冷媒加熱器の冷媒加熱作用とを組み合わせ
て室内の暖房を行なう空気調和機の冷凍サイクルを示す
構成図である。第１図において、能力可変圧縮機１、四
方弁２、室外熱交換器３、逆止弁４（順方向）、減圧器
たとえば電動式膨張弁５、室内熱交換器６、前記四方弁
２、および逆止弁７（順方向）を順次連通し、ヒ―トポ
ンプ式冷凍サイクルを構成している。逆止弁４と膨張弁
５との連通部から圧縮機１の吸込口にかけて、二方弁８
および冷媒加熱器９を順次連通している。

【０００３】冷媒加熱器９は、ガスバ−ナ１０を付属し
て備えており、そのガスバ−ナ１０を比例弁１１及び二
方弁１１ａを介して燃料供給源（図示しない）に接続し
ている。なお、室外熱交換器３の近傍に室外ファン１２
を設け、室内熱交換器６の近傍に室内ファン１３を設け
ている。

【０００４】さらに、２１は冷媒加熱器９の入口の冷媒
温度Ｔeiを検出する第１の冷媒温度センサ、２２は冷媒
加熱器９の出口の冷媒温度Ｔeoを検出する第２の冷媒温
度センサ、２３は室内熱交換器６の温度Ｔｃを検知する
室内熱交換器センサである。

【０００５】図１に示した冷凍サイクルを備えた空気調
和機において、圧縮機１の運転、四方弁２の切換、二方
弁８の開放、および冷媒加熱器９の運転（ガスバーナ１
０の燃焼）を設定し、圧縮機１から吐出される冷媒を四
方弁２，室内熱交換器６、外熱交換器３、逆止弁４、電
動式膨張弁５、二方弁８を通して冷媒加熱器９に流し、
その冷媒加熱器９を経た冷媒を四方弁２を通して圧縮機
１に戻し、暖房運転を実行する。そして、この暖房運転
時にリモコン（図示しない）の設定温度と室内温度との
差を暖房負荷として求め、その暖房負荷に応じて圧縮機
１の運転周波数（インバータ回路の出力周波数）を制御
する。

【０００６】そしてさらに、暖房運転時、第２冷媒温度
センサ２２の検知温度Ｔeoが温度過昇防止用の設定値Ｔ
eo1 を超えると、二方弁１１ａを閉じて冷媒加熱器９の
加熱（ガスバーナ１０の燃焼）を停止し、第２冷媒温度
センサ２２の検知温度Ｔeoが温度過昇防止用の設定値Ｔ
eo1 を下回ると、二方弁１１ａを開いて冷媒加熱器９の
加熱（ガスバーナ１０の燃焼）を再開する制御を行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、外気温度が
低い場合には圧縮機１の運転周波数は図５に示すように
暖房開始時からステップずつ上昇され、暖房運転時にお
いて設定した最大周波数ＦＮで運転されることになる。
しかし、圧縮機１の運転周波数を最大周波数ＦＮで運転
しても所定の冷媒循環量が得られないため、第２冷媒温
度センサ２２の検知温度Ｔeoが温度過昇防止用の設定値
Ｔeo1 を超えてしまい、二方弁１１ａが閉制御されて冷
媒加熱器９の加熱（ガスバーナ１０の燃焼）が停止す
る。この冷媒加熱器９の加熱（ガスバーナ１０の燃焼）
が停止して暫くすると、第２冷媒温度センサ２２の検知
温度Ｔeoが温度過昇防止用の設定値Ｔeo1 を下回るの
で、二方弁１１ａが閉制御されて冷媒加熱器９の加熱
（ガスバーナ１０の燃焼）を再開する。

【０００８】このような制御が繰り返し行われるため、
図５に示すように暖房運転を開始してから、室内熱交換
器６の温度Ｔｃが室内ファン１３の運転を開始して温風
を吹き出させる制御を開始する設定温度Ｔcoまで上昇す
るまでの時間ｔ１が長かった。

【０００９】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は暖房運転の指令を開始してから温風が吹
き出されるまでの時間を短縮することができる空気調和
機を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は圧縮機，四方
弁，室外熱交換器，電動式膨張弁，および室内熱交換器
を連通してなるヒートポンプ式冷凍サイクルと、前記室
外熱交換器と電動式膨張弁の連通部から前記圧縮機の吸
込口にかけて連通して設けた冷媒加熱器と、前記圧縮機
から吐出される冷媒を四方弁，室内熱交換器，電動式膨
張弁，冷媒加熱器を通して流し且つ冷媒加熱器を運転し
て暖房運転を実行する手段と、前記冷媒加熱器から流出
する冷媒温度Ｔeoを検知する冷媒温度センサと、暖房運
転時、暖房負荷に応じて圧縮機の運転周波数を暖房運転
時において設定した最大周波数ＦＮの範囲で制御する手
段と、前記冷媒温度センサにより検知される冷媒温度が
設定温度Ｔeo1 以上になると前記冷媒加熱器の運転を停
止し冷媒温度が設定温度Ｔeo1 より小さくなると前記冷
媒加熱器の加熱運転を再開する手段と、前記冷媒温度セ
ンサにより検知される冷媒温度が設定温度Ｔeo1 より小
さい状態から設定温度Ｔeo1 以上に変化した回数ｎを計
数する手段と、前記回数ｎが設定回数を越えた後圧縮機
の運転周波数を暖房運転時において設定した最大周波数
ＦＮより１ステップだけ増加して運転する手段とを具備
したことを特徴とする空気調和機である。

【００１１】

【作用】暖房運転時、暖房負荷に応じて圧縮機の運転周
波数を最大周波数ＦＮまで制御し、冷媒温度センサによ
り検知される冷媒温度が設定温度Ｔeo1 より小さい状態
か設定温度Ｔeo1 以上に変化した回数ｎが設定回数を越
えた後圧縮機の運転周波数を暖房運転において設定した
最大周波数ＦＮから１ステップだけ増加するように制御
する。これにより、必要な冷媒循環量を確保し、暖房運
転の指令を開始してから実際に温風が吹き出されるまで
の時間を短縮している。

【００１２】

【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例につい
て説明する。図１はヒートポンプ式冷凍サイクルおよび
冷媒加熱器を備え、ヒートポンプ式冷凍サイクルの熱汲
上げ作用と冷媒加熱器の冷媒加熱作用とを組み合わせて
室内の暖房を行なう空気調和機の冷凍サイクルを示す構
成図である。第１図において、能力可変圧縮機１、四方
弁２、室外熱交換器３、逆止弁４（順方向）、減圧器た
とえば電動式膨張弁５、室内熱交換器６、前記四方弁
２、および逆止弁７（順方向）を順次連通し、ヒ―トポ
ンプ式冷凍サイクルを構成している。逆止弁４と膨張弁
５との連通部から圧縮機１の吸込口にかけて、二方弁８
および冷媒加熱器９を順次連通している。

【００１３】冷媒加熱器９は、ガスバ−ナ１０を付属し
て備えており、そのガスバ−ナ１０を比例弁１１，二方
弁１１ａを介して燃料供給源（図示しない）に接続して
いる。なお、室外熱交換器３の近傍に室外ファン１２を
設け、室内熱交換器６の近傍に室内ファン１３を設けて
いる。

【００１４】さらに、２１は冷媒加熱器９の入口の冷媒
温度Ｔeiを検出する第１の冷媒温度センサ、２２は冷媒
加熱器９の出口の冷媒温度Ｔeoを検出する第２の冷媒温
度センサ、２３は室内熱交換器６の温度Ｔｃを検知する
室内熱交換器センサである。制御回路を第２図に示す。
商用交流電源３０に、室内制御部４０の電源端子を接続
し、その室内制御部４０の電源端子に電源ライン３１を
介して室外制御部５０を接続する。

【００１５】上記室内制御部４０に、室内熱交温度セン
サ２３、室内温度センサ４１、受光回路４２、室内ファ
ン１３のファンモータ１３Ｍを接続する。受光回路４２
は、リモートコントロール式の操作部（以下、リモコン
と略称する）４３から送信される赤外線光を受信するも
のである。

【００１６】上記室外制御部５０に、四方弁２、電動式
膨張弁５、二方弁８，１４、比例弁１１及び二方弁１１
ａ、室外ファン１２のファンモータ１２Ｍ、第１冷媒温
度センサ２１、第２冷媒温度センサ２２およびインバー
タ回路５１を接続する。

【００１７】インバータ回路５１は、電源ライン３１の
交流電圧を整流し、それを室外制御部５０の指令に応じ
た周波数の交流電圧に変換し、出力するものである。こ
のインバータ回路５１の出力端に、能力可変圧縮機１の
圧縮機モータ１Ｍを接続する。そして、室内制御部４０
と室外制御部５０を電源電圧同期のシリアル信号ライン
３２によって相互に接続し、両者間のデータ転送を可能
としている。

【００１８】室内制御部４０および室外制御部５０は、
それぞれマイクロコンピュータおよびその周辺回路から
なり、当該空気調和機の全般にわたる制御を行なうもの
である。すなわち、室内制御部４０および室外制御部５
０において、次の機能手段を備えている。

【００１９】（１）圧縮機１の運転、四方弁２の非切
換、二方弁８の閉成、および冷媒加熱器９の運転オフを
設定し、圧縮機１から吐出される冷媒を四方弁２，室外
熱交換器３、逆止弁４、電動式膨張弁５を通して室内熱
交換器６に流し、その室内熱交換器６を経た冷媒を四方
弁２および逆止弁７を通して圧縮機１に戻し、冷房運転
を実行する手段。

【００２０】（２）冷房運転時、室内温度センサ４１の
検知温度とリモコン４３の設定温度との差を求め、求め
た差に応じて圧縮機１の運転周波数（インバータ回路５
１の出力周波数）を制御する手段。

【００２１】（３）圧縮機１の運転、四方弁２の切換、
二方弁８の開放、および冷媒加熱器９の運転（ガスバー
ナ１０の燃焼）を設定し、圧縮機１から吐出される冷媒
を四方弁２，室内熱交換器６、室外熱交換器３、逆止弁
４、電動式膨張弁５、二方弁８を通して冷媒加熱器９に
流し、その冷媒加熱器９を経た冷媒を四方弁２を通して
圧縮機１に戻し、暖房運転を実行する手段。

【００２２】（４）暖房運転時、リモコン４３の検知温
度と室内温度センサ４１の検知温度との差を暖房負荷と
して求め、その暖房負荷に応じて圧縮機１の運転周波数
（インバータ回路５１の出力周波数）を暖房運転におい
て設定した最大周波数ＦＮまでの範囲でステップ状に制
御する手段。 （５）暖房運転時、第２冷媒温度センサ２２の検知温度
Ｔeoと第１冷媒温度センサ２１の検知温度Ｔeiとの差Δ
Ｔ（＝Ｔeo−Ｔei）を算出する算出手段。

【００２３】（６）暖房運転時、上記算出した温度差Δ
Ｔつまり冷媒過熱度が設定値ΔＴsa（たとえば５〜８ d
eg）に一定となるよう電動式膨張弁５の開度を制御する
手段。

【００２４】（７）暖房運転時、第２冷媒温度センサ２
２の検知温度Ｔeoが温度過昇防止用の設定値Ｔeo1 以上
となると、二方弁１１ａを閉じて冷媒加熱器９の加熱
（ガスバーナ１０の燃焼）を停止し、第２冷媒温度セン
サ２２の検知温度Ｔeoが温度過昇防止用の設定値Ｔeo1
より小さくなると、二方弁１１ａを開いて冷媒加熱器９
の加熱運転（ガスバーナ１０の燃焼）を開始する手段。

【００２５】（８）暖房運転時、第２冷媒温度センサ２
２により検知される冷媒温度Ｔeoが設定温度Ｔeo1 より
小さい状態から設定温度Ｔeo1 以上に変化した回数ｎを
計数する手段。

【００２６】（９）回数ｎが設定回数を越えた後次に第
２冷媒温度センサ２２により検知される冷媒温度Ｔeoが
設定温度Ｔeo1 より小さい状態から設定温度Ｔeo1 以上
に変化したときに、圧縮機１の運転周波数を暖房運転に
おいて設定した最大周波数ＦＮから１ステップだけ増加
して運転する手段。 次に、動作について説明する。リモコン４３で所望の室
内温度が設定され、かつ暖房運転の開始操作がなされる
と、先ず室内温度センサ４１の検知温度と設定室内温度
とを比較する。

【００２７】室内温度センサ４１の検知温度が設定室内
温度よりも低ければ、二方弁８，１４を開いた状態で圧
縮機１を起動するとともに、四方弁２を切換作動し、さ
らに冷媒加熱器９を加熱運転（ガスバーナ１０を燃焼）
する。すると、図１の破線矢印の方向に冷媒が流れて１
つの暖房サイクルが形成され、室内熱交換器６が凝縮
器、冷媒加熱器９が蒸発器として働く。

【００２８】この暖房運転時、リモコン４３の操作に基
づく設定室内温度と室内温度センサ４１の検知温度との
差を暖房負荷として求め、その暖房負荷に応じて圧縮機
１の運転周波数を制御する。

【００２９】また、暖房運転時、第１冷媒温度センサ２
１の検知温度Ｔei（膨張弁５を経て冷媒加熱器９に流入
する冷媒の温度）を取込み、さらに第２冷媒温度センサ
２２の検知温度Ｔeo（冷媒加熱器９から流出する冷媒の
温度）を取込み、両検知温度の差ΔＴ（＝Ｔeo−Ｔei）
を算出する。この温度差ΔＴは、冷媒加熱器９における
冷媒過熱度に相当する。そして、温度差ΔＴが設定値Ｔ
saに一定となるよう、電動式膨張弁５の開度を制御す
る。

【００３０】また、温度差ΔＴと加熱量制御条件とを考
慮し、温度差ΔＴが設定値Ｔs2（たとえば２６℃）以下
にあれば、比例弁１１の開度を上記暖房負荷に応じて調
整し、冷媒加熱器９の加熱量（ガスバーナ１０の燃焼
量）を制御する。

【００３１】このようにして、暖房運転を開始すると、
図３に示すようなフロ−チャ−トの処理を行う。まず、
フラグＦ及びカウンタＣをゼロクリアする（ステップＳ
１）。このフラグＦは第２冷媒温度センサ２２の検知温
度Ｔeoが設定温度Ｔeo1 より小さい状態から設定温度Ｔ
eo1 以上に変化したときに「１」にセットされ、カウン
タＣはその回数ｎを計数する。

【００３２】そして、第２冷媒温度センサ２２の検知温
度Ｔeoが設定温度Ｔeo1 以上であるか判定され（ステッ
プＳ２）、「ＮＯ」であれば、二方弁１１ａが開かれ冷
媒加熱器９が加熱（ガスバ−ナ１０が燃焼）されると共
にフラグＦがリセットされる（ステップＳ３）。なお、
すでに二方弁１１ａが開かれている場合にはその状態が
保持される。

【００３３】この冷媒加熱器９の加熱により冷媒加熱器
９の出口温度Ｔeoは除々に上昇する。そして、時刻Ｔａ
になると上記ステップＳ２で「ＹＥＳ」と判定され、フ
ラグＦが「１」にセットされていなければ（ステップＳ
４）、カウンタＣが「１」であるか判定される（ステッ
プＳ５) 。

【００３４】ここで、カウンタＣは「０」のままである
ので、カウンタＣが＋１されて、カウンタＣに「１」が
セットされ、フラグＦに「１」がセットされ、二方弁１
１ａが開制御されて冷媒加熱器９が加熱停止（ガスバ−
ナ１０の燃焼が停止）される（ステップＳ６，Ｓ７）。

【００３５】ガスバ−ナ１０の燃焼停止により冷媒加熱
器９の出口温度Ｔeoは下降する。そして、時刻Ｔｂを過
ぎるとステップＳ２の判定で「ＮＯ」と判定され、冷媒
加熱器９が加熱（ガスバ−ナ１０が燃焼）されると共に
フラグＦがリセットされる。これにより、しばらくして
冷媒加熱器９の出口温度Ｔeoは上昇する。そして、再
度、第２冷媒温度センサ２２の検知温度Ｔeoが設定温度
Ｔeo1 以上となる時刻Ｔｃとなると、ステップＳ２で
「ＹＥＳ」と判定され、ステップＳ４て「ＮＯ」、ステ
ップＳ５で「ＹＥＳ」と判定され圧縮機１の運転周波数
が暖房運転において設定した最大周波数ＦＮ＋１ステッ
プとされる（ステップＳ８）。このように圧縮機１の運
転周波数を暖房運転において設定した最大周波数ＦＮよ
り１ステップだけ上昇させることにより、冷媒循環量を
確保できるので、冷媒加熱器９の出口温度Ｔeoが設定温
度Ｔeo1 以上となって、バ−ナ１０の燃焼が停止され
て、室内熱交温度Ｔｃが上昇する時間遅れをなくすこと
ができる。このため、暖房が開始されてから室内熱交温
度Ｔｃが温度Ｔcoとなって室内ファン１３が回転されて
温風が吹き出されてるまでの時間ｔ２を従来より短くす
ることができる。

【００３６】なお、第２冷媒温度センサ２２の検知温度
Ｔeoが設定温度Ｔeo1 より小さい状態から設定温度Ｔeo
1 以上に１回だけ変化した後圧縮機１の運転周波数を最
大周波数ＦＮから１ステップだけ上昇させる場合には、
カウンタＣの変りにフラグを用いても良い。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、暖
房運転の指令を開始してから温風が吹き出されるまでの
時間を短縮することができる空気調和機を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の冷凍サイクルの構成を示
す図。

【図２】同実施例の制御回路の構成を示す図。

【図３】同実施例の作用を説明するためのフローチャー
ト。

【図４】同実施例の作用を説明するためのタイミング
図。

【図５】従来例の動作を説明するためのタイミング図。

【符号の説明】

１…能力可変圧縮機、２…四方弁、３…室外熱交換器、
５…電動式膨張弁、６…室内熱交換器、８，１１ａ，１
４…二方弁、９…冷媒加熱器、１０…ガスバ−ナ、２１
…第１冷媒温度センサ、２２…第２冷媒温度センサ、２
３…室外温度センサ、４０…室内制御部、５０…室外制
御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 圧縮機，四方弁，室外熱交換器，電動式
   膨張弁，および室内熱交換器を連通してなるヒートポン
   プ式冷凍サイクルと、前記室外熱交換器と電動式膨張弁
   の連通部から前記圧縮機の吸込口にかけて連通して設け
   た冷媒加熱器と、前記圧縮機から吐出される冷媒を四方
   弁，室内熱交換器，電動式膨張弁，冷媒加熱器を通して
   流し且つ冷媒加熱器を運転して暖房運転を実行する手段
   と、前記冷媒加熱器から流出する冷媒温度Ｔeoを検知す
   る冷媒温度センサと、暖房運転時、暖房負荷に応じて圧
   縮機の運転周波数を暖房運転時において設定した最大周
   波数ＦＮの範囲で制御する手段と、前記冷媒温度センサ
   により検知される冷媒温度が設定温度Ｔeo1 以上になる
   と前記冷媒加熱器の運転を停止し冷媒温度が設定温度Ｔ
   eo1 より小さくなると前記冷媒加熱器の加熱運転を再開
   する手段と、前記冷媒温度センサにより検知される冷媒
   温度が設定温度Ｔeo1 より小さい状態から設定温度Ｔeo
   1 以上に変化した回数ｎを計数する手段と、前記回数ｎ
   が設定回数を越えた後圧縮機の運転周波数を暖房運転時
   において設定した最大周波数ＦＮより１ステップだけ増
   加して運転する手段とを具備したことを特徴とする空気
   調和機。